USB接口的傳感器與存儲(chǔ)器在數(shù)據(jù)記錄中的實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯USB接口的傳感器與存儲(chǔ)器在數(shù)據(jù)記錄中的實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用數(shù)據(jù)采集（DAQ），是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測試平臺(tái)的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是數(shù)據(jù)采集工具。過去在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用USB設(shè)備需要性能相對(duì)較強(qiáng)的硬件，要帶有USBHost控制器接口、RTOS以及USB軟件驅(qū)動(dòng)，結(jié)果因USBHost功能實(shí)施成本的原因設(shè)計(jì)工程師一直都不太愿意在小型8位或16位MCU系統(tǒng)上增加USB設(shè)備。但隨著一代智能USBHost控制器IC的推出，與MCU配合使用不僅可為PC應(yīng)用使用USB數(shù)據(jù)采集設(shè)備，而且還可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在低成本高容量的閃存盤上。

數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用

個(gè)應(yīng)用實(shí)例顯示了一個(gè)MCU控制器和一個(gè)帶有兩個(gè)端口的FTDIVNC1LUSBHost控制器：一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳感器件讀取信息，另一個(gè)用于閃存盤以存儲(chǔ)信息。MCU和USBHost控制器之間通過UART（或者SPI）命令監(jiān)控接口進(jìn)行通信，可使應(yīng)用通過簡單的命令集控制USB設(shè)備。

這里選擇的MCU是MicrochipPICDEM4演示板上的PIC18F1320,雖然它應(yīng)該直接連到PIC系列其他成員以及其他MCU系列。MCU和VNC1L之間采用4線連接（再加上電源和地），連到PIC的EUSART（Tx和Rx）和兩個(gè)I/O端口，以進(jìn)行RTS/CTS數(shù)據(jù)流控制。另外，4線SPI端口還可以通過直接位拆裂I/O端口實(shí)現(xiàn)。下面提供了兩種方法的C語言源代碼。

MCU（MicroControlUnit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）或者單片機(jī)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)計(jì)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。微控制器在經(jīng)過這幾年不斷地研究，發(fā)展，歷經(jīng)4位，8位，到現(xiàn)在的16位及32位，甚至64位。產(chǎn)品的成熟度，以及投入廠商之多，應(yīng)用范圍之廣，真可謂之空前。

該應(yīng)用要求從一個(gè)DLPDesign的DLP-TILT2軸傾角傳感器讀取數(shù)據(jù)，然后以CSV格式將接收到的數(shù)據(jù)存在USB閃存盤上。當(dāng)DLP-TILT模塊從USB總線接收到一個(gè)包含字母"z"的OUT數(shù)據(jù)包后，就會(huì)對(duì)傳感器電流讀數(shù)進(jìn)行采樣，傾角傳感器讀數(shù)被一個(gè)IN數(shù)據(jù)包讀取。通過VNC1L監(jiān)控器，OUT數(shù)據(jù)包可以和DSD（設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)）命令一起發(fā)送，后面跟著數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)。IN數(shù)據(jù)包和DRD（設(shè)備讀取數(shù)據(jù)）命令一起被接收，VNC1L將返回字節(jié)數(shù)和從設(shè)備讀出的所有數(shù)據(jù)。

由于USB需要將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)包中，所以通常USB設(shè)備會(huì)有幾個(gè)毫秒的延遲，盡管這可以通過對(duì)傳感器數(shù)據(jù)提供更大的緩沖加以解決。當(dāng)然，有些設(shè)計(jì)可能不需要USB傳感器件而只是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到閃存盤上，在數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中通常都是這種情況，此時(shí)MCU采樣模擬數(shù)據(jù)或者記錄外部源傳來的數(shù)據(jù)。由于無需探查USB設(shè)備，因此這樣可以得到更高的采集數(shù)據(jù)率。

數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

此例中我們還是使用MicrochipPICDEM4演示板上的PIC18F1320作為MCU.加速計(jì)模塊是意法半導(dǎo)體的STEVAL-MKI010V1,它連到PIC的模擬輸入端。PIC定期對(duì)該輸入進(jìn)行采樣，結(jié)果送入FIFO緩沖器中，在軟件中執(zhí)行，然后由VNC1L寫入存儲(chǔ)設(shè)備。

VNC1L監(jiān)控器提供命令對(duì)USB閃存盤文件進(jìn)行讀寫，它還有命令管理文件系統(tǒng)，可對(duì)文件及文件目錄進(jìn)行建立、重命名以及刪除操作。

有了與USB設(shè)備進(jìn)行通信的命令后，文件系統(tǒng)命令使用非常簡單。將數(shù)據(jù)寫入文件的順序是：使用OPW（打開準(zhǔn)備寫入）命令，后面緊跟文件名，然后是WRF（寫入文件），后面是寫入字節(jié)數(shù)，然后是CLF（關(guān)閉文件），后面還是跟著文件名。

USB閃存盤的標(biāo)準(zhǔn)扇區(qū)大小是512字節(jié)，因此要達(dá)到效果就是在寫入U(xiǎn)SB閃存盤之前提供512字節(jié)數(shù)據(jù)的緩存。USB閃存盤通常使用的文件系統(tǒng)是FAT12、FAT16或者FAT32,在這些系統(tǒng)中簇按需分配，這樣當(dāng)簇沒有按順序排列時(shí)可能造成一些小的延遲，然而這通常只是在那些內(nèi)容快滿的盤上比較常見。

USB是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。USB接口可用于連接多達(dá)127種外設(shè)，如鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器和鍵盤等。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的，自1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個(gè)人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。

使用Vinculum

幾乎所有扇區(qū)容量為512字節(jié)和采用FAT文件系統(tǒng)的USB閃存盤都可以作為VNC1L的存儲(chǔ)設(shè)備。VNC1L的固件可以在現(xiàn)場進(jìn)行升級(jí)，通過USB閃存盤上特別的升級(jí)文件或者通過其UART接口進(jìn)行ROM升級(jí)。基于VNC1L設(shè)計(jì)的其它優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)USB閃存盤沒有使用時(shí)它可以使其暫停以省電，