USB接口的傳感器與存儲器在數(shù)據(jù)記錄中的實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)采集(DAQ),是指從傳感器和其它待測設(shè)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(jī)中進(jìn)行分析,處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機(jī)或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭,麥克風(fēng),都是數(shù)據(jù)采集工具。過去在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用USB設(shè)備需要性能相對較強(qiáng)的硬件,要帶有USBHost控制器接口、RTOS 以及USB軟件驅(qū)動,結(jié)果因USBHost功能實(shí)施成本的原因設(shè)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(shè)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(yīng)用使用USB數(shù)據(jù)采集設(shè)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(yīng)用
第一個應(yīng)用實(shí)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(jìn)行通信,可使應(yīng)用通過簡單的命令集控制USB設(shè)備。
這里選擇的MCU是MicrochipPICDEM4演示板上的PIC18F1320,雖然它應(yīng)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(jìn)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(shí)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(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī),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(jī)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(jī),為不同的應(yīng)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(yīng)用范圍之廣,真可謂之空前。
該應(yīng)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(dāng)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(jìn)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)然,有些設(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(dǎo)體的STEVAL- MKI010V1,它連到PIC的模擬輸入端。PIC定期對該輸入進(jìn)行采樣,結(jié)果送入FIFO緩沖器中,在軟件中執(zhí)行,然后由VNC1L寫入存儲設(shè)備。
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