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- USB接口的傳感器與存儲器在數(shù)據(jù)記錄中的實現(xiàn)
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2011/9/1
數(shù)據(jù)采集（DAQ），是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機中進行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術廣泛引用在各個領域。比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具。過去在嵌入式系統(tǒng)中應用USB設備需要性能相對較強的硬件，要帶有USBHost控制器接口、RTOS 以及USB軟件驅動，結果因USBHost功能實施成本的原因設計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設備。但隨著最新一代智能USBHost控制器IC的推出，與MCU配合使用不僅可為PC應用使用USB數(shù)據(jù)采集設備，而且還可將數(shù)據(jù)存儲在低成本高容量的閃存盤上。
數(shù)據(jù)記錄應用
第一個應用實例顯示了一個MCU控制器和一個帶有兩個端口的FTDIVNC1LUSBHost控制器：一個用于數(shù)據(jù)傳感器件讀取信息，另一個用于閃存盤以存儲信息。MCU和USBHost控制器之間通過UART（或者SPI）命令監(jiān)控接口進行通信，可使應用通過簡單的命令集控制USB設備。
這里選擇的MCU是MicrochipPICDEM4演示板上的PIC18F1320,雖然它應該直接連到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I/O端口，以進行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端口實現(xiàn)。下面提供了兩種方法的C語言源代碼。
MCU（Micro Control Unit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）或者單片機，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應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，應用范圍之廣，真可謂之空前。
該應用要求從一個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DLP-TILT 模塊從USB總線接收到一個包含字母"z"的OUT數(shù)據(jù)包后，就會對傳感器電流讀數(shù)進行采樣，傾角傳感器讀數(shù)被一個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設備會有幾個毫秒的延遲，盡管這可以通過對傳感器數(shù)據(jù)提供更大的緩沖加以解決。當然，有些設計可能不需要USB傳感器件而只是將數(shù)據(jù)存儲到閃存盤上，在數(shù)據(jù)采集應用中通常都是這種情況，此時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)采集應用
此例中我們還是使用MicrochipPICDEM4演示板上的PIC18F1320作為MCU.加速計模塊是意法半導體的STEVAL- MKI010V1,它連到PIC的模擬輸入端。PIC定期對該輸入進行采樣，結果送入FIFO緩沖器中，在軟件中執(zhí)行，然后由VNC1L寫入存儲設備。
VNC1L監(jiān)控器提供命令對USB閃存盤文件進行讀寫，它還有命令管理文件系統(tǒng)，可對文件及文件目錄進行建立、重命名以及刪除操作。
有了與USB設備進行通信的命令后，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（關閉文件），后面還是跟著文件名。
USB閃存盤的標準扇區(qū)大小是512字節(jié)，因此要達到最好效果就是在寫入USB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，這樣當簇沒有按順序排列時可能造成一些小的延遲，然而這通常只是在那些內容快滿的盤上比較常見。
USB是一個外部總線標準，用于規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB接口可用于連接多達127種外設，如鼠標、調制解調器和鍵盤等。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，并成為當今個人電腦和大量智能設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的存儲設備。VNC1L的固件可以在現(xiàn)場進行升級，通過USB閃存盤上特別的升級文件或者通過其UART接口進行ROM升級�；赩NC1L設計的其它優(yōu)點是當USB閃存盤沒有使用時它可以使其暫停以省電，而在執(zhí)行文件操作期間自動喚醒，VNC1L本身也可進入低功耗睡眠模式并由微控制器應用喚醒。將USB設備協(xié)議及文件管理系統(tǒng)放到一個單獨的IC上可為嵌入式數(shù)據(jù)記錄或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計帶來很多好處，它可使低功耗8位和16位。
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