隨著科技的高速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域的很多應(yīng)用中都需要實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的定時采集存儲。筆者以為海流計設(shè)計的海流數(shù)據(jù)采集存儲接口電路為例，介紹一種定時采集存儲系統(tǒng)的工作原理及其實現(xiàn)方法。

1 總體結(jié)構(gòu)
在很多情況下，尤其是惡劣的工作環(huán)境下，高性能的單片機和大容量的Flash存儲器是數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)的最佳選擇，本文介紹的系統(tǒng)也是基于這樣的考慮。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，包括高性能單片機C8051F021、實時時鐘芯片SD2300、大容量Flash存儲器K9G8G08及其外圍電路，如圖1所示。工作原理也較為簡單，通過串口將單片機C8051F021與海流計相連，通過對單片機的編程實現(xiàn)對海流計的控制和使用。同時，為了實現(xiàn)定時采集和數(shù)據(jù)存儲的功能，還需將實時時鐘芯片SD2300和大容量Flash存儲器K9G8G08的相應(yīng)引腳與C8051F021的GPIO相連。SD2300通過發(fā)送定時中斷使得C8051F021在預(yù)定時刻通過串口采集若干組流速和流向數(shù)據(jù)，然后將其存儲在K9G8G08中

2 硬件設(shè)計
2．1 高性能單片機C8051F021
C8051F021單片機是集成在一塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機。芯片上有64位數(shù)字I／O。C8051F021單片機具有片內(nèi)看門狗定時器、VDD 監(jiān)視器和時鐘發(fā)生器，可以說是真正的、可獨立工作的、完整的SoC(片上系統(tǒng))。片上所有的模擬和數(shù)字設(shè)備都可以使能或關(guān)閉，也可以由用戶設(shè)置。片內(nèi)的 Flash存儲器可以在電路(即由用戶程序在運行時)編程(讀寫)，為用戶提供了非揮發(fā)性存儲器，并允許現(xiàn)場更新8051程序。
2．2 SD2300與C8051F021的硬件接口設(shè)計
SD2300是深圳市興威帆電子技術(shù)有限公司開發(fā)的一種具有內(nèi)置晶振、兩線式串行接口的高精度實時時鐘芯片。較SD2000而言，SD2300具有更寬的定時范圍、更多的周期性中斷選擇，并增加了數(shù)字精度調(diào)整寄存器、30s時間調(diào)整和晶振停振檢測等功能。最顯著的改動是對時鐘數(shù)據(jù)／寄存器的訪問由通過不同命令字改為地址直接尋址，使得芯片的使用更加靈活，并提高了程序編寫的可讀性。
SD2300的接口為I2C總線。對于具有I2C總線接口的單片機，只需將SD2300的SCL、SDA腳與單片機的SCL、SDA腳相連；對于沒有 I2C總線接口的單片機，可以用通用I／O口來模擬I2C總線。如圖2所示，單片機C8051F021的PO．6模擬SCL，產(chǎn)生I2C總線的時序同步信號；PO．7模擬SDA，實現(xiàn)I2C總線的串行數(shù)據(jù)輸入／輸出。圖2中的INTRA、INTRB為定時中斷輸出，SDA和SCL為時鐘電路的串行時鐘腳， SDAE和SCLE為E2PROM的串行時鐘腳。