| 引言 在信號(hào)采集系統(tǒng)中,往往需要對(duì)多種數(shù)據(jù)波形進(jìn)行存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移或比較,這就要求系統(tǒng)能方便地訪問、傳輸波形數(shù)據(jù)。FLASH存儲(chǔ)器以其體積小、容量大、可隨機(jī)訪問的特點(diǎn),在系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用。本文從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā),簡(jiǎn)單介紹了FLASH存儲(chǔ)器AT45DB081在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的軟／硬件設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分為數(shù)據(jù)緩沖模塊、控制單元和FLASH存儲(chǔ)模塊三個(gè)部分,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖中數(shù)據(jù)緩沖模塊負(fù)責(zé)對(duì)端口數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖,以滿足FLASH存儲(chǔ)器的傳輸要求。控制單元可按照FLASH存儲(chǔ)器的控制要求,對(duì)FLASH的讀寫、擦除操作進(jìn)行控制。在存儲(chǔ)開始后,FLASH的控制單元將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的FLASH存儲(chǔ)器中,直到計(jì)數(shù)器計(jì)到設(shè)定的數(shù)值為止。在本系統(tǒng)中,一次存儲(chǔ)只對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,這樣可以保證各組數(shù)據(jù)之間不出現(xiàn)覆蓋,以增加存儲(chǔ)的有效性和可靠性。  2 FLASH芯片AT45DB081B AT45DB08lB是Atmel公司推出的串行Flash存儲(chǔ)器,該芯片采用串行外圍接口,具有體積小、容量小、功耗低和硬件接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn),易于構(gòu)成微型低功耗測(cè)量系統(tǒng)。AT45DB081B的最大時(shí)鐘頻率可達(dá)20MHz,它支持頁和塊(1塊=8頁)擦除功能,有4096頁,每頁264B容量,并具有兩個(gè)264B緩沖區(qū)。  AT45DB081B的相關(guān)操作包括讀主存儲(chǔ)頁、主存儲(chǔ)頁數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)、主存儲(chǔ)頁與緩沖區(qū)數(shù)據(jù)比較、緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入主存儲(chǔ)頁、頁擦除、塊擦除、頁編程和頁重寫讀、緩沖區(qū)、寫緩沖區(qū)和讀狀態(tài)寄存器等。其中緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入主存儲(chǔ)頁的操作中又包括寫前擦除和邊寫邊擦。 AT45DB081B支持SPI 0和SPI 3兩種傳輸方式,其時(shí)序圖分別如圖2所示。 3 硬件電路 本系統(tǒng)選用PHILIPS公司的P89LV51RD2BN微控制器進(jìn)行控制。P89LV51RD2BN是一款80C5l微控制器,包含64kB Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM,它的典型特性是×2方式選項(xiàng)。設(shè)計(jì)者可通過該特性來選擇以傳統(tǒng)的80C51時(shí)鐘頻率(每個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘)或×2方式(每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘)的時(shí)鐘頻率運(yùn)行,其中,選擇×2方式可在相同時(shí)鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。該特性可將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變,并可極大地降低EMI。P89LV51RD2BN與AT45DB081B的連接如圖3所示。為保證其可靠性,在上電后,應(yīng)對(duì)FLASH進(jìn)行復(fù)位,然后通過RDY口確定芯片是否處于忙狀態(tài),之后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。 需要注意的是,RDY的上拉電阻不能省去,以保證輸出的準(zhǔn)確。  4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 波形數(shù)據(jù)可以按頁存儲(chǔ),在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí),可以按頁讀取和處理,這樣相對(duì)會(huì)更加方便。按每一次波形1 KB的數(shù)據(jù)量來計(jì)算。若每4頁存儲(chǔ)一個(gè)波形數(shù)據(jù),理論上則可以存儲(chǔ)1024個(gè)波形。 數(shù)據(jù)可在控制單元的控制下進(jìn)行緩沖鎖存。操作時(shí),可以先將264 Bytes的數(shù)據(jù)寫入buffer中,計(jì)數(shù)器計(jì)為1。再將buffer中的數(shù)據(jù)送入內(nèi)部存儲(chǔ)單元,并重復(fù)以上操作,當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到4時(shí),即可完成一個(gè)波形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。讀操作則反之,即將數(shù)據(jù)先送入buffer,再由buffer向外部傳輸,且仍以計(jì)數(shù)4次為一操作周期。每次讀寫流程如圖4所示。  5 結(jié)束語 將串行FLASH存儲(chǔ)芯片AT45DB081B應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。它占用系統(tǒng)資源少且性價(jià)比較高。目前,該系統(tǒng)已應(yīng)用于電纜故障檢測(cè)中,效果很好,而且易于編程。 |
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