基于XCR3256的低功耗存儲(chǔ)測(cè)試器研究設(shè)計(jì)

本文介紹了基于XCR3256的存儲(chǔ)測(cè)試器的模塊化設(shè)計(jì)，利用XCR3256作為主控單元實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采編存儲(chǔ)重發(fā)技術(shù)。文中針對(duì)傳統(tǒng)的主要通過(guò)硬件電路降低功耗的方法，提出了具體的軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)低功耗技術(shù)。分析了軟件操作對(duì)XCR3256及系統(tǒng)功耗的影響，介紹了幾種有效的實(shí)現(xiàn)低功耗的方法，并給出了部分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　0 引言

　　在各類(lèi)飛行器系統(tǒng)的科研過(guò)程中，對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)試通常有兩種方式：一是無(wú)線電遙測(cè)法，二是利用專(zhuān)用傳輸線檢測(cè)飛行器工作狀態(tài)。然而，當(dāng)飛行系統(tǒng)再入大氣等離子中斷區(qū)或者在水下時(shí)，則無(wú)法及時(shí)動(dòng)態(tài)獲得系統(tǒng)狀態(tài)信息。該存儲(chǔ)測(cè)試器，即黑匣子[1]，即可在例如以上的惡劣環(huán)境中實(shí)時(shí)采集飛行器各種狀態(tài)信息，并把采集到的數(shù)據(jù)按照一定的數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)起來(lái)，事后再現(xiàn)飛行器在盲區(qū)的工作狀態(tài)。該存儲(chǔ)測(cè)試器為諸如上述測(cè)試過(guò)程中的故障模型建立及分析提供了重要依據(jù)。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，元器件集成更多功能，對(duì)測(cè)試的要求，除了智能化、存儲(chǔ)容量大、安全可靠等之外，對(duì)測(cè)試設(shè)備小型化及低功耗的要求也持續(xù)增長(zhǎng)。低功耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)須從電子器件的開(kāi)發(fā)到終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)中得到落實(shí)。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理

　　存儲(chǔ)測(cè)試器是一個(gè)有機(jī)的整體,它同時(shí)與被測(cè)系統(tǒng)又有信息交換。因此,其各個(gè)相關(guān)的系統(tǒng)必須互相匹配、兼容,協(xié)調(diào)工作。在模塊化設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了時(shí)序匹配、阻抗匹配、精度匹配、動(dòng)態(tài)范圍匹配等。

　　1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)測(cè)試器基于XCR3256主控，可實(shí)現(xiàn)采編存儲(chǔ)重發(fā)功能，能夠在指令控制下通過(guò)接口模塊采集多形式種信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理將采集到的數(shù)據(jù)在幀、碼同步信號(hào)指令作用下按照32×32的幀格式存儲(chǔ)起來(lái)。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

　　基于飛行器信號(hào)形式的多樣性，輸入接口設(shè)計(jì)中包括模擬量輸入、422差分串行數(shù)字量輸入以及并行數(shù)字量輸入。針對(duì)以上輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理包括串行數(shù)據(jù)的光隔處理及串并轉(zhuǎn)換，對(duì)模擬量的采樣及A/D轉(zhuǎn)換，最終生成并行數(shù)據(jù)，并在中心控制模塊的控制下分別寫(xiě)入存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)處理單元見(jiàn)圖2。

　　當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí)，由于數(shù)據(jù)具有低功耗數(shù)據(jù)保持模塊，可將先前存儲(chǔ)來(lái)的數(shù)據(jù)保持下來(lái)，數(shù)據(jù)保持能力可達(dá)一年之久，再次上電可通過(guò)并行口、差分串行口或者高速USB口將數(shù)據(jù)讀出。

圖1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)測(cè)試器結(jié)構(gòu)圖

圖2 數(shù)據(jù)處理單元