ARM嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)的開展,如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理顯得越發(fā)重要,數(shù)據(jù)采集的速度和精度是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開展的兩個(gè)主要方向.單片機(jī)、ARMDSP等各種微處理器的廣泛應(yīng)用,為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一個(gè)有效的平臺(tái).對(duì)信號(hào)進(jìn)行高速和高精度的采集以及對(duì)采集數(shù)據(jù)處理的研究和設(shè)計(jì)是本課題的主要任務(wù).本文基于ARM7s3c44B0X理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用ARM7s3c44B0X富的功能接口和較高的工作頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理的功能.本文介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和開展趨勢(shì),對(duì)本系統(tǒng)的主要芯片進(jìn)行了選型尤其是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7663的接口電路.將系統(tǒng)化分成各個(gè)功能單元并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行分析.并提供了原理圖和總體電路圖,并編寫了程序代碼,最后提出了關(guān)于高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn).該系統(tǒng)具有本錢低、功耗低、識(shí)別性能強(qiáng)及智能程度高等優(yōu)點(diǎn),具有較為廣闊的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞：ARMS3c44B0X數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),AD7663.緒論課題的背景及研究意義隨著工業(yè)技術(shù)的開展,數(shù)據(jù)采集裝置具有越來越廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域.在工業(yè)生產(chǎn)過程中,受產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)本錢等多方面因素影響,通常需要對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控.數(shù)據(jù)采集裝置是解決這一問題的有效手段在科學(xué)研究中,應(yīng)用數(shù)據(jù)采集裝置可獲得被測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息,是研究瞬問物理過程的有力工具,也是獲取科學(xué)奧秘的重要段之一.在生產(chǎn)實(shí)踐中,為了得到我們需要的數(shù)據(jù),通常需要將一些由傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào).再通過計(jì)算機(jī)或者處理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的處理.這種過程即被稱為數(shù)據(jù)采集.數(shù)據(jù)采集裝置在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,己滲透到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、地質(zhì)勘測(cè)、醫(yī)藥器械、電子通信、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域,為人類更好的獲取各種信息提供了便利的條件.綜上可知,研究通用化高精度數(shù)據(jù)采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以有效提高生產(chǎn)治理的自動(dòng)化水平,對(duì)于提升我國(guó)勞動(dòng)生產(chǎn)率和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)開展具有非常重要的意義.論文的主要內(nèi)容本文以基于ARM的嵌入式系統(tǒng)為核心,并綜合應(yīng)用高精度數(shù)據(jù)采集方法和網(wǎng)絡(luò)通信接口技術(shù),實(shí)現(xiàn)了基于ARM的通用高精度數(shù)據(jù)采集裝置.在分析國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的根底上,考慮到數(shù)據(jù)的采集速度、精度和系統(tǒng)可擴(kuò)展性,ARM7微限制器S3C44B0X設(shè)計(jì)出一套通用性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).實(shí)現(xiàn)了高速和高精度信號(hào)采集,顯示及傳輸?shù)裙δ?二.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)本文設(shè)計(jì)了一種基于ARM7S3C44B0處理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).它的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：(1)實(shí)時(shí)性強(qiáng).系統(tǒng)的主要工作是對(duì)大量的過程狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析等.因此要求硬件上必須要有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和優(yōu)先級(jí)中斷信息處理電路.(2)可靠性高.他是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要要求.由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往是安放在被控對(duì)象的工作環(huán)境中,所以不僅數(shù)據(jù)、濕度大,而且腐蝕多,干擾也很多,要求系統(tǒng)有較好的抗干擾水平和采集速度.(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功耗低,性能優(yōu)良.系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有硬件和軟件兩局部組成.而硬件局部主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能,軟件局部那么完成對(duì)硬件限制、對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.該系統(tǒng)的限制核心S3c44B0X它為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了高性價(jià)比和高性能的微限制器解決方案.為了降低本錢,S3c44B0XS供了豐富的內(nèi)置部件：8KBCache可選的內(nèi)部SRAMLCD空制器,帶自動(dòng)握手的2通道UART4通道DMA系統(tǒng)治理器〔片選FP/EDO/SDRAM6制器〕,帶PWM?能的5通道定時(shí)器,I/O端口,RTC8通道10為ADCIIC總線接口,IIS總線接口,同步SIO接口和PLL倍頻器.S3c44B0冰ARM7TDMI內(nèi)核,0.25um工藝的CMO標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)編譯器.它低功耗,精簡(jiǎn),出色和全靜態(tài)的設(shè)計(jì)特別適用于本錢和功耗敏感的應(yīng)用.同樣S3c44B0處采用了一種新的總線結(jié)構(gòu),即SAMBAII〔SAMSUNGARM嵌吶微處理器總線結(jié)構(gòu)〕.S3c44B0X勺顯著特性時(shí)它的CPUK,是由ARM公司設(shè)計(jì)的16或32位的ARM7TDM最高為66MHz的RISCt理器.微處理器S3c44B0XI供全面的,通用的片上外設(shè),大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置,從而最小化系統(tǒng)的本錢.系統(tǒng)以S3c44B0X^數(shù)據(jù)采集模塊核心處理器,采用模塊化方法設(shè)計(jì),按照功能的不同,分為電源電路、通道選擇電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、通信電路、多路開關(guān)及信號(hào)調(diào)理電路、計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面局部,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖2-2所示

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作流程：傳感器輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路的處理〔包括隔離、變換、放大、濾波等各種處理〕以滿足數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對(duì)輸入電平和信號(hào)質(zhì)量的要求,然后通過多路開關(guān)進(jìn)行信號(hào)選擇,選通的信號(hào)由高性能高速電壓反應(yīng)放大器AD8021的進(jìn)一步的處理獲得更精確,精度更高的模擬信號(hào),在微處理器的限制下模擬信號(hào)通過16位逐次漸近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7663的轉(zhuǎn)換處理存入數(shù)據(jù)緩存,進(jìn)一步通過S3c44B0X理器的限制的顯示、鍵盤模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換功能.同時(shí)多路開關(guān)的選擇與限制有微處理器限制.軟件局部的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)局部,分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)限制軟件和數(shù)據(jù)程序處理兩個(gè)局部.軟件設(shè)計(jì)共包括五局部：通道選擇,數(shù)據(jù)采集處理,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)顯示和鍵盤限制.三.數(shù)據(jù)采集模塊的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)主要有五個(gè)模塊,分別是：多路開關(guān)及信號(hào)調(diào)理模塊,模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,存儲(chǔ)模塊,鍵盤模塊,顯示模塊.多路開關(guān)及信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)采集系統(tǒng)中,絕大多數(shù)模擬量輸入都帶有大量的噪聲不能直接輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中去,需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理.信號(hào)調(diào)理電路用來對(duì)傳感器

輸入的信號(hào)進(jìn)行隔離,變換,放大,濾波等各種處理,以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)輸入電平和信號(hào)質(zhì)量的要求.調(diào)理電路如圖3-1所示-5+-5.-VS+VS.+IN+RG-IN-RG,REFOUT25AD623471R6-528-VS+VS,+INOUTCLK-INGNDOUT1465MAX291+573C圖3-1信號(hào)調(diào)理電路AD623是高精度、低噪聲的儀表放大器,R1是輸入限流電阻,R2是增益電阻,調(diào)節(jié)此電阻的值可改變AD623的增益G,算式為G=100/R1(kQ)+1oMAX29促濾波器,截止頻率其由電容C1決定.假設(shè)設(shè)為100Hz:fc(kHz)=1000/3C1(pF),計(jì)算得C1取值為3300pF.使用中還要注意：MAX291的零點(diǎn)漂移達(dá)-200mV~-400mV,因而可在輸出端用接一個(gè)10仙F左右的鋰電容,隔去MAX29你入的直流分量［8］.多路開關(guān)的選擇

本系統(tǒng)選用的是8通道的模擬數(shù)據(jù)選擇器MAX308,輸出哪路信號(hào)通過總線限制.帶串行接口的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路〔ADC,它包含有跟蹤/保持電路的一個(gè)低漂移、低噪聲、掩埋式齊納電壓基準(zhǔn)電源.它的轉(zhuǎn)換速度快、功率消耗底、采樣速率高達(dá)308kb/s點(diǎn),滿量程輸入電壓范圍為±5V功耗為210mW〕可與大多數(shù)流行的數(shù)字信號(hào)處理器的串行接口直接接口,該輸入可以接收TTL或CMOS勺信號(hào)電平,時(shí)鐘頻率0.1-5.5MHZ,其電路圖如圖3-2所示."□2_GPG01ENA0A1A2OUTIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8GPG116GPG2I5Uin4Uin5Uin6Uin7Uin12Uin11Uin10Uin9+58MAX308EPE(16)A0~A2是通道選擇圖3-2多A0~A2是通道選擇IN1?IN8是模擬輸入通道,模擬信號(hào)由此輸入信號(hào),其選擇由微處理器S3c44B0XS制.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換是把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可以識(shí)別并處理的數(shù)字信號(hào).它的精度與速度如何將影響到系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)性和系統(tǒng)的性能.本設(shè)計(jì)采用的是,本模塊的設(shè)計(jì)目的就是為了實(shí)現(xiàn)這功能[9]0信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器信息本模塊由兩局部組成：信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器AD8021與具有低噪聲、高精度和出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定特性的基準(zhǔn)電壓源ADR421提供基準(zhǔn)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD766&信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器AD8021是一款出眾的高性能,高速電壓反應(yīng)放大器,可以用于16bit分辨率系統(tǒng).AD8021具有低壓噪聲和低電流噪聲,是當(dāng)今的高速低噪聲運(yùn)算放大器產(chǎn)品中靜態(tài)電源電流〔7mA@±5V最低的產(chǎn)品.AD8021工作電壓范圍較寬,為±2.25V-±12V也可以采用5V單電源供電,因此非常適合高速低功耗儀器儀表.輸出禁用引腳可以將靜態(tài)電源電流進(jìn)一步降低至1.3mA.與同類放大器相比,AD8021不僅技術(shù)性能出眾,而且

價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯,靜態(tài)電流也低得多.AD8021是一款高速、通用放大器,非AD8021IN2pF常適合各種增益配置,可以用于信號(hào)處理鏈AD8021IN2pF圖3-3信號(hào)驅(qū)動(dòng)AD8021采用標(biāo)準(zhǔn)8弓I腳SOIGWMSOP寸裝,工作數(shù)據(jù)范圍為：-40°C?+85C芯片電路如圖3-3所示.傳感器輸入的信號(hào)通過多路開關(guān)及信號(hào)調(diào)理模塊處理后得到比擬符合要求的模擬信號(hào),進(jìn)一步通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大電路AD8021的處理得到精度較高的、穩(wěn)定的模擬信號(hào),通過分辨率高,采樣速率高,功耗小的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7663的作用,輸出符合要求的數(shù)字信號(hào),完成模數(shù)轉(zhuǎn)換.模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置,具轉(zhuǎn)換工程主要包括采樣、量化、編碼三個(gè)步驟.A/D芯片是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,它的性能往往直接影響整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),目前市面上A/D轉(zhuǎn)換器的品種較多,每種芯片具有不同的限制方式和應(yīng)用條件.比擬常用的ADC按轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)和工作原理主要分為四類：積分型AD轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型、并行比擬型ADC三-A轉(zhuǎn)換器.其中,積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度和帶寬都非常低,但它們的精度可以做得很高,并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾〔如50Hz或60Hz〕的能力,使其對(duì)于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉(zhuǎn)換速率的應(yīng)用有用〔如熱電偶輸出的量化〕.逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器在1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能完成1位轉(zhuǎn)換.N位轉(zhuǎn)換需要N個(gè)時(shí)鐘周期,故這種模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率不高,輸入帶寬也較低.它的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn),不存在延遲問題,適用于中速率而分辨率要求較高的場(chǎng)合.并行比擬式A/D轉(zhuǎn)換器原理直觀,轉(zhuǎn)換速度極快〔最高1GHz的采樣速率〕,常用于數(shù)字通信和高速數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域.缺點(diǎn)是功耗大,制造本錢高且易產(chǎn)生離散的、不確定的誤碼輸出.E-A模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率較低,但采樣精度會(huì)做得很高,且本錢低廉,一般限于對(duì)低頻較窄的轉(zhuǎn)換.NNNOB/?2CBYNNNOB/?2CBYTESWAPAVDDNC6,-7科DATA0Q9DATA110DATA2IDTDATA3/R27-DKICSV^^ODCNVAOV^rsDT^rTXW^4DAGNDSER/?PARD0D1D2SCLKD0消嚼1TUODe_MBODDVD33AGND-CNVSTPDRESET-CS?RDDGNDBUSY2827264253633nRESET/32nGCS3~,3029GPG3D15DATA15D14DATA14DT^DATA13D12DATA12716122AD76636ATAD5ATAD4ATAD1ATADl+54T1l+5100nF匕卜104圖3-5模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路對(duì)于一般的工業(yè)采集系統(tǒng)在保證精度和速度的條件下,要盡量提升采樣速度,以滿足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)限制的要求.通常選擇逐次逼近型或并行比擬型AD轉(zhuǎn)換器.A/D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)主要有：轉(zhuǎn)換精度,轉(zhuǎn)換速率、輸入量程以及轉(zhuǎn)換誤差等,根據(jù)這些參數(shù)本系統(tǒng)中選擇開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的16位并行A/D轉(zhuǎn)換器AD7663.模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路如圖3-5所示.A/D7663的輸入阻抗僅為3.41kQ,假設(shè)MAX308輸出的信號(hào)直接輸入A/D7663進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的增益誤差.因此,必須用阻抗極低的信號(hào)源來驅(qū)動(dòng)AD7663的輸入端,這里選用了信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器AD8021為了實(shí)現(xiàn)高速高精度數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的同步,解決ADCffi限制器之間速度匹配問題,保證采集數(shù)據(jù)的完整性,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了高速高精度的轉(zhuǎn)換器AD7663和74H273作數(shù)據(jù)采集緩沖器的設(shè)計(jì)方案,使數(shù)據(jù)的采集和傳輸速率進(jìn)行有效的匹配,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集.AD轉(zhuǎn)換是數(shù)據(jù)采集的核心,它決定著系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度和速度,本設(shè)計(jì)采用的是AD7663模數(shù)轉(zhuǎn)換器,AD7663是一款16位、250KSPS低功耗、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器,采用5V單電源供電,并提供8位或16位并行口和一個(gè)用行口.AD7663具有分辨率高、采樣速率高、功耗小等優(yōu)點(diǎn),在高速高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用.圖3-6模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路AD7663負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能,它支持串行和并行方式輸出,在本設(shè)計(jì)中AD7663與S3c44B0216位并行總線的方式連接.S3c44B0泗■總線設(shè)備分為8個(gè)BANK!行訪問,AD7663掛在BANK3上,因此將BANK3的使能信號(hào)nGCS鼓到AD7663的片選弓I腳/CS上,復(fù)位信號(hào)nRESE按至UAD7663的RESET總線讀信號(hào)nOE接AD7663的/RD.此外,S3c44B0XS過兩個(gè)I/O(nCAS0連至/CNVSTGPG建至BUSY來才制AD7663的A/D轉(zhuǎn)換過程.存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)存儲(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)傳輸速率比擬低,數(shù)據(jù)量比擬小,一般可以完成實(shí)時(shí)分析和處理,所以存儲(chǔ)問題并不突出,但高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率很高并且數(shù)量很大,采集速度到達(dá)一定的限度就無法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理,這是需要選擇適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)方式就行存儲(chǔ).高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)要解決兩方面的問題,一是存儲(chǔ)器的低存儲(chǔ)速度與A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)端口的高輸出速率的匹配問題.二是存儲(chǔ)器的容量要大,其原因是高速數(shù)據(jù)采集會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流,存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求.解決A/D轉(zhuǎn)換器與存儲(chǔ)器之間的速度匹配問題有兩個(gè)：一是對(duì)高速A/D的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存,二是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速存儲(chǔ).本設(shè)計(jì)采用的是對(duì)高速的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存.選擇的芯片是SST39VF160FlashRom.SST39VF1602MB的Flash芯片,芯片供電電壓為2.7~3.6V,符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)輸出引腳,可擦寫100000個(gè)周期,數(shù)據(jù)保存水平達(dá)100年.擦除時(shí)間分別為：扇區(qū)擦除時(shí)間與塊擦除時(shí)間都是18ms,片擦除時(shí)間70mso利用翻轉(zhuǎn)或數(shù)據(jù)采集來確定編程是否完成.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路圖如3-8圖所示.圖3-8SST39VF1638片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖通過利用微處理器對(duì)SST39VF160行寫命令字節(jié)的形式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作.保持CE#J號(hào)低的同時(shí)拉低WE#信號(hào)寫入命令字節(jié),在WE#或CE#J號(hào)的下降沿〔有出現(xiàn)最晚的來確定〕鎖存地址總線,而數(shù)據(jù)總線在WE獻(xiàn)CE#〔有出現(xiàn)最早的來確定〕信號(hào)上升沿被鎖存.本設(shè)計(jì)是以SST39VF16四設(shè)計(jì)芯片,詳細(xì)的介紹在S3c44B0X±進(jìn)行FlashRO檄口設(shè)計(jì).FlashROMS口設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確定硬件電路連接,然后設(shè)置好S3c44B0XS儲(chǔ)器,再根據(jù)命令字t擦除、寫操作Flasho本節(jié)編寫了SectorErase〔同區(qū),BlockErase〔〕塊和ChipErase〔芯片擦除函數(shù),以及一個(gè)測(cè)試主函數(shù)來驗(yàn)證讀寫擦除操作是否正確.Flash存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼,系統(tǒng)上電或復(fù)位后從此獲取指令并開始執(zhí)行.因此,應(yīng)將存有程序代碼的Flash存儲(chǔ)器配置到ROM/SRAM勺Bank0位置,即將S3c44B0X勺nGCS0勺弓I腳接至SST39VF16的nCE弓I腳；SST39VF160勺nOE弓I腳接S3c44B0刈勺nOE弓I腳；nWE弓I腳接S3c44B0X勺nWE由于SST39VF160數(shù)據(jù)寬度是16位.所以將S3c44B0柏勺引腳OM1接地,OM0通過一上拉電阻接+3.3V,使其工作在16位模式；將SST39VF160地址總線A19~A0與S3c44B0X勺地址總線ADDR1~ADDR20g連,地址線偏移了一位,這是由于S3c44B0X1按字節(jié)編址的,而SST39VF16的數(shù)據(jù)是以每一個(gè)16位作為一個(gè)數(shù)據(jù)單元；16位數(shù)據(jù)總線DQ15~DQ0與S3c44B0X的低16位數(shù)據(jù)總線DATA31~DATA16i連.Flash的地址空間為0x00000000~0x000FFFFF與S3c44B0XS片連接電路如圖3-9.

74847TRD74847TRDDA64ADDR161ADDR152ADDR143ADDR134ADDR125ADDR116ADDR107ADDR98ADDR20910nWETH-nRESET12-13,"T4VDD115ADDR19丁6ADDR1817ADDR818ADDR719-ADDR6ADDR5216CS-A15ANVDQ15A14DQ7A13DQ14A12DQ6A11DQ13A10SST39VF160DQ5A9DQ12A8DQ4A19VDDNCDQ11WE#DQ3RST#DQ10NCDQ2WP#DQ9NCDQ1A18DQ8A17DQ0A7OE#A6VssA5CE#A4321A0AAA45DATA3144DATA2343DATA3042DATA2241DATA2940DAIA2139DATA2838-DATA203736DATA2735DATA1934DATA2633DATA1832DATA2531DATA1730"DATA2429DATA1628nOE27Ih.26nGCS025ADDR1U4SST39VF16014232229RDDA3RDDA4RDDA圖3-9FlashROM!接電路圖其引腳功能描述為：SCLK系統(tǒng)時(shí)鐘；nSCS片選；SCKE時(shí)鐘使能；A0?A11:行/列地址復(fù)用線;BA0?BA1:BANK?!地址；

SRAS行地址使能.硬件和存儲(chǔ)器設(shè)置由于ARM是32位處理器,以字節(jié)為單位編制,數(shù)據(jù)處理可以以32位進(jìn)行,存儲(chǔ)方式有大小端之分.在這里,將ARM芯片上的EDIAN?接地,選取小段存儲(chǔ)方式.SST39VF16016位數(shù)據(jù)寬度的,因此還必須設(shè)置ARM數(shù)據(jù)總線寬度,即設(shè)置OM[1:0閃01,將Bank0數(shù)據(jù)總線寬度設(shè)置成16位.BANKCON0存器設(shè)置中包含了TacsTcos>TacGTochTcahTpac和PMC4參數(shù).對(duì)它們的設(shè)置分別為〔此程序段在BootLoader的配置程序中〕.Bank0ParametersB0TacsEQU0x0;0個(gè)時(shí)B0TacsEQU0x0;0個(gè)時(shí)鐘周期B0TcosEQU0x0;0個(gè)時(shí)鐘周期B0TaccEQU0x6;6個(gè)時(shí)鐘周期B0TochEQU0x0;0個(gè)時(shí)鐘周期B0_TcahEQU0x0;0個(gè)時(shí)鐘周期B0_TacpEQU0x0;0個(gè)時(shí)鐘周期B0_PMCEQU0x0;正?！睮data〕除了Tacc之外,其他值均設(shè)為零,Tacc的值要大于芯片的讀周期時(shí)間,由于S3c44B0XM理器的時(shí)鐘頻率為64MHz,周期大約為15ns,SST39VF160讀寫時(shí)間周期為70ns,所以,Tacc在這里設(shè)置為6個(gè)時(shí)鐘周期,即0x6[11].鍵盤模塊設(shè)計(jì)鍵盤的結(jié)構(gòu)一般分為兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤.本設(shè)計(jì)采用的是4X4矩陣鍵盤.矩陣鍵盤的案件按N行M列排隊(duì)每個(gè)鍵盤占據(jù)行列的一個(gè)交點(diǎn),需要的I/O□數(shù)目是N+M,容許的最大按鍵數(shù)為NJXMo鍵盤掃描過程就是有規(guī)律的時(shí)間問隔查看鍵盤矩陣,以確定是否有鍵被按下.一旦處理器判定有一個(gè)鍵被按下,鍵盤掃描程序就會(huì)濾掉抖動(dòng),然后再判定是哪個(gè)鍵被按下.每個(gè)鍵被分配一個(gè)稱為掃描碼的唯一標(biāo)示符,

應(yīng)用程序利用該掃描碼來判斷應(yīng)按下了什么鍵.鍵盤線路模塊設(shè)計(jì)GPE4GPE5GPE4GPE5GPE6GPE7+5T3-10鍵盤連接電路圖本設(shè)計(jì)采用S3c44B0X1用I/O弓唧的GPE4?GPE7為行線輸入端,GPF5?GPF縱歹線輸出端,與4X4的鍵盤相連.通過軟件延遲的方式來消除按鍵抖動(dòng),并通過循環(huán)掃描的方式得到具體的按鍵值.由于通用的I/O□有限,而又需要大量的按鍵輸入,這就要求一種合理的按鍵結(jié)構(gòu),即用盡量少的I/O口實(shí)現(xiàn)盡可能多的鍵盤輸入.本設(shè)計(jì)的電路連接方式如圖3-10示,以8個(gè)I/O口實(shí)現(xiàn)16鍵鍵盤.GPE4~GPF兩行線輸入端,GPF5~GPF耿歹線輸出端,如圖3-10[12].3.4.2存放器的設(shè)置使用到的I/O口的各個(gè)特殊存放器的地址定義如下:通用I/O特殊存放器:#definerPCONE(*(volatileunsigned*)0x1d20028)#definerPDATE(*(volatileunsigned*)0x1d2002c)#definerPUPE(*(volatileunsigned*)0x1d20030)#definerPCONF(*(volatileunsigned*)0x1d20034)#definerPDATF(*(volatileunsigned*)0x1d20038)#definerPUPF(*(volatileunsigned*)0x1d2003c)對(duì)使用的GPMGPF弓唧存放器進(jìn)行配置,列輸出引腳GF5~GF8ft開始時(shí)拉低,便于按鍵發(fā)生時(shí),使得行線的輸入信號(hào)遍地.程序如下：voidInitKey(void)(rPCONE&=0xff;rPUPE|=0xf0;rPCONF=(rPCONF&0x3ff)|0x92400;〃設(shè)置GPF5-8為輸出,其他位保持不變r(jià)PUPF|=0x1e0;//連接鍵盤的輸出都置低電平rPDATF&=0x1f;}四.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)硬件電路提供了系統(tǒng)運(yùn)行的必須環(huán)境,還需要軟件局部限制才能夠運(yùn)行.本章介紹高數(shù)高精度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).軟件設(shè)計(jì)分為數(shù)據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的程序設(shè)計(jì),存儲(chǔ)器模塊的軟件設(shè)計(jì),鍵盤模塊的程序設(shè)計(jì),LCD顯示模塊的程序設(shè)計(jì)和主程序設(shè)計(jì).由于C語言具有了可讀性強(qiáng)、效率高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn).因此本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用C語言進(jìn)行編寫,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊的限制,數(shù)據(jù)的處理和顯示存儲(chǔ)等功能.本章介紹主要的程序模塊.4.1主程序流程

圖4-1數(shù)據(jù)采集模塊程序框圖系統(tǒng)的主程序所要實(shí)現(xiàn)的功能主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、系統(tǒng)芯片之間的信息交流、相應(yīng)的處理程序.本設(shè)計(jì)采用模塊化編程方式,到達(dá)編寫不同功能的子程序,實(shí)現(xiàn)具體操作的目的.系統(tǒng)的根本流程是,上電復(fù)位后,系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化,然后根據(jù)相關(guān)程序命令轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的子程序模塊,完成相應(yīng)的功能.程序流程圖4-1所示＜主程序如下：#include"adc.h"#include"flash.h"#include"lcd.h"#include"keyboard.h"defineaddrstar0//定義flash起始地址函數(shù)名：init_system作用：初始化系統(tǒng)voidinit_system(void){LCD_Init();//初始化LCDInitKey();〃初始化鍵盤SectorErase(addrstar);//擦除從addrstar開始的一個(gè)扇區(qū)init_adc();//初始化ad轉(zhuǎn)換器AD7663reset_adc();//復(fù)位AD7663}函數(shù)名：switch_chanel作用：通過鍵盤來選擇采樣通道按數(shù)字鍵邊切換到對(duì)應(yīng)通道charswitch_chanel(charchanel){charkeynum;keynum=ReadKey();//讀取鍵盤值switch(keynum)case1:chanel=1;break;case2:chanel=2;break;case3:chanel=3;break;case4:chanel=4;break;case5:chanel=5;break;case6:chanel=6;break;case7:chanel=7;break;case8:chanel=8;break;default:break;)returnchanel;)intmain(void)(INT16Udata1,data2;charchanel;inti=0,x,y;init_system();//初始化系統(tǒng)while(1)(chanel=switch_chanel(chanel);//選擇采樣通道ADC_CHANEL(chanel);切換通道data=read_adc(chanel);//讀取AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)SectorErase(addrstar);//擦除addrstar開始的一個(gè)扇區(qū)WordPrograme(addrstar,data);//將數(shù)據(jù)寫入扇區(qū)data2=ReadFlash(addrstar);//將數(shù)據(jù)從flash中讀出來

y=(int)((data*1.0/65536)*240);//將采樣的值轉(zhuǎn)換成x=i;LCD_PutPixel(x,y,color);//將點(diǎn)顯示在LCD1i++；if(i==320)//一屏顯示完i=0;}}x,y坐標(biāo)4.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)x,y坐標(biāo)圖4-2AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序流程圖AD7663是一款16位、250KSPS低功耗、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器,采用5V單電源供電,并提供8位或16位并行口和一個(gè)用行口.AD7663具有分辨率高、采樣速率高、功耗小等優(yōu)點(diǎn).其模擬輸入接到連接到外部引腳IN端.系統(tǒng)初始化函數(shù)voidinit_ADC()實(shí)現(xiàn)AD模塊的功能設(shè)置,如電壓基準(zhǔn)的選擇,本系統(tǒng)為了提升采集的精確性和準(zhǔn)確度而選用外部精確的2.5V基準(zhǔn)電壓；模擬輸入通道選擇IN作為模擬信號(hào)輸入端,多路開關(guān)的操作達(dá)到切換采集通道的目的AD轉(zhuǎn)換程序,系統(tǒng)AD根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換采取單次轉(zhuǎn)換方式.AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖4-2所示.#include"adc.h"voiddelay(INT32Utime)(while(time--);}函數(shù)：init_adc作用：初始化AD7663參數(shù)：無voidinit_adc(void)(RESET_DOWN;CNVST_UP;CS_DOWN;RD_DOWN;)函數(shù)名：reset_adc作用：復(fù)位AD7663參數(shù)：無voidreset_adc(void){RESET_UP;delay(20);RESET_DOWN;)INT16Uread_adc(intchanel)(INT16Udata;ADC_CHANEL(chanel);CS_DOWN;RD_DOWN;CNVST_DOWN;delay(20);CNVST_UP;while(舊usy);data=ADCDATA;returndata;)另外還有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序與LCC?動(dòng)程序,程序清單參考文獻(xiàn)[1]田軼.基于ARM7的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).河北大學(xué)碩士論文,2021.5李博.基于ARM的多通道數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).哈爾濱工程大學(xué)碩士論文,2021.3李剛,李海蘭.一種高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).天津大學(xué)-ADI聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室論文,2006王典洪,汪萍,趙娟.基于ARM的多路高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)碩士論文,2021[5]張莉君,莊曉奇,歐陽才校.基于S3c2440勺多路高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)床與液壓,2021,(1):72-74宋曉波.基于ARM的通用高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)裝置的研究.哈爾濱理工大學(xué)碩士論文,2021,3陳波.基于ARM處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).武漢科技大學(xué)碩士論文,2021.5劉躍.基于SOCI片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).武漢理工大學(xué)碩士論文,2021.5張戎,張立波.基于ARM處理器的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).科技信息,2021,(7):459-460周立功,張華等編著.深入淺出ARM7-LPC213x/214x北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2006任杰.基于嵌入式技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文,2021flash.c程序源代碼#include"flash.h"函數(shù)名：CheckToggleBit參數(shù)：無作用：等待寫操作完成intCheckToggleBit(void)//等待寫操作完成函數(shù){volatileINT16Uoldstatus,newstatus;oldstatus=*((volatileINT16U*)0x0);//讀取任意地址處的數(shù)據(jù)while(1){newstatus=*((volatileINT16U*)0x0);if((oldstatus&0x40)==(newstatus&0x40)){break;}elseoldstatus=newstatus;))return1;)voidSectorErase(IN