微功耗數據采集系統的開(kāi)發(fā)應用

寄存器0用于CF卡的數據讀寫(xiě)。CF為了節省I／O資源，有些I／0端口是復用的，寄存器1在讀操作時(shí)為錯誤寄存器，寫(xiě)操作時(shí)為特征寄存器。寄存器2的作用是設定要讀寫(xiě)扇區的數目。寄存器3～6是用來(lái)尋址要讀寫(xiě)的具體扇區位置，一般的IDE硬盤(pán)有CHS和LBA兩種尋址模式，CF卡工作在TRUE IDE模式下也有這兩種尋址模式，CHS(Cylinder／Head／Sector)是扇區對應的具體柱面、磁頭、和扇區的地址；邏輯塊尋址方式LBA(Logical Block Addressing)在邏輯上是連續的，比較方便，所以軟件實(shí)現上采用這種方式對CF卡的扇區進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。寄存器7在讀操作時(shí)是狀態(tài)寄存器，主控器可以得到CF卡的有關(guān)狀態(tài)信息；寫(xiě)操作時(shí)是命令寄存器，通過(guò)設置命令，主控制器操作CF卡完成特定的功能。
讀寫(xiě)扇區時(shí)，首先需要設置起始扇區的LBA地址和扇區數目，并設置命令寄存器，讀取數據設置命令“20H”，寫(xiě)入數據設置命令“30H”。然后讀取狀態(tài)寄存器，判斷狀態(tài)寄存器是否為“58H”。若為是，則開(kāi)始讀寫(xiě)操作；若為否則繼續讀取狀態(tài)寄存器。接下來(lái)讀狀態(tài)寄存器是否為“50H”，判斷CF卡操作是否完成。若為否，則繼續讀取判斷；若為是，則結束讀寫(xiě)過(guò)程。如果在判斷狀態(tài)寄存器中發(fā)生了超時(shí)或出現錯誤，則設置超時(shí)或錯誤標志，并跳出讀寫(xiě)過(guò)程。圖4為CF卡讀寫(xiě)一個(gè)扇區的流程圖。

由于對CF卡的操作是以扇區位單位，在單片機內部RAM開(kāi)辟了兩個(gè)大小為1 kByte的緩沖區，每個(gè)緩沖區的數據正好可以寫(xiě)滿(mǎn)CF卡的兩個(gè)扇區，AD采集的數據先存儲在緩沖區，當存滿(mǎn)一個(gè)緩沖區后，設置CF的LBA地址、扇區數目及寫(xiě)命令，把緩沖區內的數據寫(xiě)入CF卡，同時(shí)AD采集的數據存儲在另外一個(gè)緩沖區。
CF卡如果要通過(guò)讀卡器在計算機上直接讀取數據，CF卡中的文件系統必須與計算機的文件系統一致，現在計算機的文件系統有FATl6、FAT32及NTFS等。由于微功耗單片機處理能力有限，在采樣周期內完成數據采集及數據存儲的工作后，所剩時(shí)間已經(jīng)不多，如果再加上處理文件系統的程序，勢必影響系統數據采集的實(shí)時(shí)性。在本設計的程序里并沒(méi)有將數據寫(xiě)成文件系統，而是從數據扇區對應的LBA地址開(kāi)始從小到大依次將數據寫(xiě)入扇區，直到寫(xiě)滿(mǎn)整個(gè)CF卡。在讀取數據時(shí)，利用磁盤(pán)操作函數編寫(xiě)一個(gè)小的VC程序，將CF卡中數據依次讀出并存為文件存儲在計算機的硬盤(pán)里，讀取的扇區及文件的大小也可以方便地設置，非常靈活。這樣也就在處理器能力有限的情況下實(shí)現了系統的實(shí)時(shí)數據采集和存儲。

4 結論
采取這種設計方法使整個(gè)采集系統的功耗大大減小，經(jīng)測量，整個(gè)系統功耗為150mW。采用高能鋰離子電池作為系統電源，使整個(gè)系統輕松裝入一個(gè)內徑為15cm，高15cm的圓柱形密封罐內，體積的減小也更加有利于系統在水下的布放。該系統經(jīng)過(guò)在吉林松花湖試驗，能夠穩定可靠地工作，實(shí)時(shí)采集并存儲水下環(huán)境的噪聲和過(guò)往船只的噪聲數據。