低成本的U盤(pán)數據采集器設計

3 系統軟件設計
如圖5所示，C8051F340單片機主程序需要首先完成單片機I／O引腳的設置與相關(guān)寄存器配置，然后讀取P4口用戶(hù)輸入控制指令，并根據用戶(hù)指令設置A／D轉換器參數，接著(zhù)初始化CH375通信端口，進(jìn)而初始化CH375芯片及其程序庫。緊接著(zhù)檢查U盤(pán)是否插入，以及插入的U盤(pán)是否準備就緒。一旦U盤(pán)準備就緒，就在U盤(pán)新建文本文件格式的數據采集文件，然后打開(kāi)文件，并使文件指針指向文件尾部以方便后面寫(xiě)入采集數據。所有準備工作完成，就可以啟動(dòng)A／D轉換器。如果采樣數據達到U盤(pán)1個(gè)扇區512字節，那么就可以將采樣數據一次性寫(xiě)入U盤(pán)的1個(gè)扇區中。這里需要注意兩點(diǎn)。第一，U盤(pán)讀寫(xiě)可以字節為單位也可以塊為單位，以字節為單位需要頻繁訪(fǎng)問(wèn)U盤(pán)，從而導致U盤(pán)存儲速度下降，使用壽命縮短，而以U盤(pán)1個(gè)扇區的512字節為單位讀寫(xiě)U盤(pán)則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題；另外，為了實(shí)現不間斷實(shí)時(shí)采樣，在設計數據的采集和存儲時(shí)采用了“乒乓制”，即在單片機開(kāi)辟了A、B兩個(gè)512字節的RAM存儲區，而A、B兩個(gè)存儲區分別交替完成存儲采樣數據和將采樣數據搬移到U盤(pán)中的任務(wù)，相互獨立工作，互不干擾，有效地解決了存儲數據與搬移數據可能出現的沖突。第二，A／D轉換器采集到的數據不是真實(shí)的電壓值，而只是真實(shí)電壓值與參考電壓相比的相對值，因此為了今后對采樣值分析方便，還需要計算出真實(shí)采樣電壓值，并將數字轉換為字符后再存儲到U盤(pán)采樣數據文件中。

C8051F340單片機通過(guò)CH375訪(fǎng)問(wèn)U盤(pán)是系統軟件的核心部分，在實(shí)現這部分功能的程序中使用了南京沁恒電子有限公司開(kāi)發(fā)的CH375HF5．LIB庫函數。這里以系統插入U盤(pán)，向U盤(pán)寫(xiě)入512字節數據，然后拔出的過(guò)程為例，簡(jiǎn)單介紹單片機訪(fǎng)問(wèn)CH375的程序流程。
系統初始化成功后，調用xQueryInterrupt()函數查詢(xún)CH375中斷并更新中斷狀態(tài)，等待U盤(pán)插入。U盤(pán)插入后，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)，系統調用CH375DiskReady()函數查詢(xún)U盤(pán)是否準備就緒。U盤(pán)一旦就緒，系統調用mCopyCodeStringToIRAM()和CH375FileCreate()函數，在U盤(pán)根目錄新建采樣數據文件，并調用CH375FileOpen()函數打開(kāi)文件，接著(zhù)使用語(yǔ)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據。如果已完成512字節采樣數據的采集，則調用CH375FileWriteX()函數，實(shí)現U盤(pán)一個(gè)扇區的寫(xiě)操作。寫(xiě)操作完畢后，需要利用下列4個(gè)語(yǔ)句：
mCmdParam．Modify．mFileAttr=Oxff
mCmdParam．Modify．mFileTime=MAKE_FILE_TIME()
mCmdParam．Modify．mFileDate=MAKE_FILE_DATE()
mCmdParam．Modify．mFileSize=0xffffffff
對文件屬性、時(shí)間、日期、長(cháng)度等參數進(jìn)行修改，然后調用CH375FileModify()函數完成對上述4個(gè)文件屬性的更新。最后系統調用CH375FileClose()函數關(guān)閉文件，調用xQueryInterrupt()函數查詢(xún)CH375中斷并更新中斷狀態(tài)，等待U盤(pán)拔出，從而最終完成對U盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)。

結語(yǔ)
本文設計的數據采集器利用高度集成的C8051F340處理器實(shí)現了數據A／D轉換和系統控制，利用CH375實(shí)現了采集器的USB主機功能，從而使采集的數據能以FAT32文件系統格式直接存儲到U盤(pán)中。該采集器數據收集方便，便于計算機分析，同時(shí)僅有C8051F340和CH375兩個(gè)主要器件，結構簡(jiǎn)單，工作穩定，只有名片大小，成本不足50元(不包括U盤(pán))，已成功應用于工業(yè)現場(chǎng)。