基于AVR單片機大容量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計
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MAX1304的12個I／O口中高8位分別與PB的8個口相連，低4位與PD的前4個口相連。其中可以通過配置高8位D0～D7來選通要啟動的模擬輸入通道。上電時，在啟動轉(zhuǎn)換位CONVST(接PA4)之前寫入配置寄存器，以選擇有效通道。寫配置寄存器時，將片選CS(接PA3)和寫使能WR(PA2)設為低電平，然后將D0～D7位裝載到并行總線，再將WR置為高電平，數(shù)據(jù)在WR的上升沿鎖存。轉(zhuǎn)換結(jié)束位EOLC(接PA0)，所有選通通道轉(zhuǎn)換結(jié)束指示，在EOLC的下降沿，將CS(接PA3)和讀RD(接PA1)置為低電平，把第一個轉(zhuǎn)換結(jié)果置于并行總線。RD連續(xù)的低電平脈沖將轉(zhuǎn)換結(jié)果順次放到總線上。時序中最后一個轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取后，額外的讀脈沖可以使指針重新指向第一個轉(zhuǎn)換結(jié)果。
1．3 Flash芯片接口設計
K9F5608UOM 32M×8位閃速存儲器是sumsung公司生產(chǎn)的基于NAND技術(shù)的大容量、高可靠性存儲器。該芯片結(jié)構(gòu)簡單，只有一顆存儲體；數(shù)據(jù)讀、寫、擦除速度快，按頁順序讀取平均每字節(jié)50 ns，與一般的SRAM相當；接口電路簡潔，8位雙向I／O口端口，地址，數(shù)據(jù)復用；編程簡單，片內(nèi)的寫操作控制器自動執(zhí)行所有的寫操作和擦除功能，包括提供必要的脈沖、內(nèi)部校驗等，完全不用外部控制器考慮；數(shù)據(jù)完全性好，具有硬件寫保護功能，采用CMOS浮置門技術(shù)提高其壽命(可擦寫100，000次)，數(shù)據(jù)保存10年不丟失。本設計中Flash的數(shù)據(jù)位與ATme-gal6L的C擴展口相連，控制位與ATmegal6L的B，D擴展口連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入操作。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/172739.htm
如圖4所示Flash芯片的8個I／O與ATmega16L的PC0～7相連，作為數(shù)據(jù)總線，用于輸入命令、地址、數(shù)據(jù)，在讀操作中輸出數(shù)據(jù)。忙閑指示(R／B)接PD4，器件運行狀態(tài)指示，當進行一個寫、擦、隨機讀取操作時，指示為低電平，操作結(jié)束后指示高電平。讀使能RE接PD5，控制把片內(nèi)數(shù)據(jù)放到I／O中線上，在它的下降沿時數(shù)據(jù)有效，同時使內(nèi)部的列地址自動加1。寫使能WE接PA5，用于控制把命令、地址和數(shù)據(jù)在它的上升沿寫入到I／O口，而在讀操作時必須保持高電平。片選CE接PD6，用于器件的選擇控制，在進行讀操作時，如果CE變?yōu)楦唠娖?，器件轉(zhuǎn)入待用狀態(tài)，而當器件寫操作或擦除過程中，則不受CE高的影響。命令鎖存使能CLE接PA7，使輸入的命令發(fā)送到命令寄存器，當變成高電平時，在WE上升沿命令通過I／O口鎖存到命令寄存器。地址鎖存器使能ALE接PA6，使輸入的地址發(fā)送到地址寄存器，當變成高電平時，地址在WE的上升沿被鎖存。寫保護WP提供由于芯片供電壓突變而引起的意外擦寫操作保護，當WP置低時，內(nèi)部高壓源使芯片復位，引腳狀態(tài)不定，處于無操作態(tài)。由于本設計只需要向Flash中寫入數(shù)據(jù)，所以寫保護WP接VCC強制高電平。
2 軟件設計流程
數(shù)據(jù)采集模塊負責數(shù)字化5個通道的模擬輸入量，將每路模擬量轉(zhuǎn)化為并行輸出的12位數(shù)字量。控制模塊的作用是將MAX1304所轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)進行讀取并寫入到K9F4G08UOM存儲模塊中。
由圖5可以看到整個軟件的設計流程。MAX1304在上電時，開始配置寄存器選通前5路模擬通道輸入。在第一個CONVST脈沖上升沿時，5路并行采樣數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換。當所選通道數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)化完畢時，EOLC將輸出低電平，可以通過查詢該端口狀態(tài)來了解轉(zhuǎn)換是否完成。當該端口電平為高時，繼續(xù)轉(zhuǎn)換下一路通道數(shù)據(jù)；為低時，ATmega16L配置相應的讀取端口為讀取狀態(tài)，將這一路數(shù)據(jù)讀到ATmega16L的緩存中，并控制Flash芯片將緩存中的數(shù)據(jù)寫入其中。隨著5個RD的脈沖信號，5路的數(shù)據(jù)將依次放置12位I／O總線上。所以，循環(huán)操作5次即可將一次并行采集的數(shù)據(jù)寫入Flash。然后進入下一時刻讀取寫入操作，整個過程循環(huán)操作即可。
3 結(jié)束語
通過這個5路采集電路，可以看出ATmega16L單片機和32M的K9F5608UOM大容量Flash存儲芯片在實際的接口設計是十分簡單的，而且操作靈活多變。在以上設計基礎(chǔ)上還可以將5路擴展到8路以內(nèi)(通過配置MAX1304芯片可以實現(xiàn))，實現(xiàn)更多路的并行采集，并且可以根據(jù)實際情況來選擇大小合適的Flash芯片。這種可擴展的采集電路具有很高的性價比，無需選擇更昂貴的大容量控制芯片，可廣泛用于大批量數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)中。
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