低成本的U盤數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
如圖5所示，C8051F340單片機(jī)主程序需要首先完成單片機(jī)I／O引腳的設(shè)置與相關(guān)寄存器配置，然后讀取P4口用戶輸入控制指令，并根據(jù)用戶指令設(shè)置A／D轉(zhuǎn)換器參數(shù)，接著初始化CH375通信端口，進(jìn)而初始化CH375芯片及其程序庫(kù)。緊接著檢查U盤是否插入，以及插入的U盤是否準(zhǔn)備就緒。一旦U盤準(zhǔn)備就緒，就在U盤新建文本文件格式的數(shù)據(jù)采集文件，然后打開文件，并使文件指針指向文件尾部以方便后面寫入采集數(shù)據(jù)。所有準(zhǔn)備工作完成，就可以啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器。如果采樣數(shù)據(jù)達(dá)到U盤1個(gè)扇區(qū)512字節(jié)，那么就可以將采樣數(shù)據(jù)一次性寫入U(xiǎn)盤的1個(gè)扇區(qū)中。這里需要注意兩點(diǎn)。第一，U盤讀寫可以字節(jié)為單位也可以塊為單位，以字節(jié)為單位需要頻繁訪問U盤，從而導(dǎo)致U盤存儲(chǔ)速度下降，使用壽命縮短，而以U盤1個(gè)扇區(qū)的512字節(jié)為單位讀寫U盤則可以很好地解決這個(gè)問題；另外，為了實(shí)現(xiàn)不間斷實(shí)時(shí)采樣，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)時(shí)采用了“乒乓制”，即在單片機(jī)開辟了A、B兩個(gè)512字節(jié)的RAM存儲(chǔ)區(qū)，而A、B兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)分別交替完成存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)和將采樣數(shù)據(jù)搬移到U盤中的任務(wù)，相互獨(dú)立工作，互不干擾，有效地解決了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與搬移數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的沖突。第二，A／D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)據(jù)不是真實(shí)的電壓值，而只是真實(shí)電壓值與參考電壓相比的相對(duì)值，因此為了今后對(duì)采樣值分析方便，還需要計(jì)算出真實(shí)采樣電壓值，并將數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符后再存儲(chǔ)到U盤采樣數(shù)據(jù)文件中。

C8051F340單片機(jī)通過CH375訪問U盤是系統(tǒng)軟件的核心部分，在實(shí)現(xiàn)這部分功能的程序中使用了南京沁恒電子有限公司開發(fā)的CH375HF5．LIB庫(kù)函數(shù)。這里以系統(tǒng)插入U(xiǎn)盤，向U盤寫入512字節(jié)數(shù)據(jù)，然后拔出的過程為例，簡(jiǎn)單介紹單片機(jī)訪問CH375的程序流程。
系統(tǒng)初始化成功后，調(diào)用xQueryInterrupt()函數(shù)查詢CH375中斷并更新中斷狀態(tài)，等待U盤插入。U盤插入后，經(jīng)過一段延時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用CH375DiskReady()函數(shù)查詢U盤是否準(zhǔn)備就緒。U盤一旦就緒，系統(tǒng)調(diào)用mCopyCodeStringToIRAM()和CH375FileCreate()函數(shù)，在U盤根目錄新建采樣數(shù)據(jù)文件，并調(diào)用CH375FileOpen()函數(shù)打開文件，接著使用語句

mCmdParam．ByteLocate．mByteOffset=Oxffffffff使文件指針指向文件的尾部，以方便后面添加采樣數(shù)據(jù)。如果已完成512字節(jié)采樣數(shù)據(jù)的采集，則調(diào)用CH375FileWriteX()函數(shù)，實(shí)現(xiàn)U盤一個(gè)扇區(qū)的寫操作。寫操作完畢后，需要利用下列4個(gè)語句：
mCmdParam．Modify．mFileAttr=Oxff
mCmdParam．Modify．mFileTime=MAKE_FILE_TIME()
mCmdParam．Modify．mFileDate=MAKE_FILE_DATE()
mCmdParam．Modify．mFileSize=0xffffffff
對(duì)文件屬性、時(shí)間、日期、長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行修改，然后調(diào)用CH375FileModify()函數(shù)完成對(duì)上述4個(gè)文件屬性的更新。最后系統(tǒng)調(diào)用CH375FileClose()函數(shù)關(guān)閉文件，調(diào)用xQueryInterrupt()函數(shù)查詢CH375中斷并更新中斷狀態(tài)，等待U盤拔出，從而最終完成對(duì)U盤的訪問。

結(jié)語
本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器利用高度集成的C8051F340處理器實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)A／D轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)控制，利用CH375實(shí)現(xiàn)了采集器的USB主機(jī)功能，從而使采集的數(shù)據(jù)能以FAT32文件系統(tǒng)格式直接存儲(chǔ)到U盤中。該采集器數(shù)據(jù)收集方便，便于計(jì)算機(jī)分析，同時(shí)僅有C8051F340和CH375兩個(gè)主要器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，只有名片大小，成本不足50元(不包括U盤)，已成功應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。