由ADuC812與K9S6408V0A構(gòu)成的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：K9S6408V0A是三星公司生產(chǎn)的快閃存儲(chǔ)器，它具有容量大，接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。而ADuC812是內(nèi)嵌MCU的多通道12位AD轉(zhuǎn)換器。文中介紹了一種以ADuC812為主，配以K9S6408V0A快閃存儲(chǔ)器所構(gòu)成的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并給出了AduC812與K9S6408V0A的硬件接口及軟件編程。

ADuC812是AD公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌MCU的多通道12位AD轉(zhuǎn)換器，K9S6408V0A是三星公司的新型FLASH存儲(chǔ)器，其容量可達(dá)64M，只需3V供電便可進(jìn)行讀、編程、擦除等操作，而且與CPU的接口簡(jiǎn)單。用K9S6408V0A和ADuC812構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有體積小、功耗低等特點(diǎn)。

ADuC812是全集成的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在單個(gè)芯片內(nèi)包含了高性能的自校準(zhǔn)多通道ADC和兩個(gè)12位DAC及8位與8051兼容的MCU。ADuC812本身帶有8k字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器、640字節(jié)的Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及256字節(jié)數(shù)據(jù)SRAM。另外，MCU還支持看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)視器以及ADC等DMA功能。同時(shí)它還為多處理器接口和I/O擴(kuò)展提供32條可編程的I/O線、I2C兼容的SPI和標(biāo)準(zhǔn)UART串行端口I/O。它的MCU內(nèi)核和模擬轉(zhuǎn)換器均有正常、空閑以及掉電工作模式，可提供適合于低功耗應(yīng)用的靈活的電源管理方案。

ADuC812的AD轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)的所有部分均能方便的通過(guò)3個(gè)SFR來(lái)設(shè)置。

因此可見，ADuC812本身就是一個(gè)內(nèi)嵌MCU的高性能多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，只是內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量有限。如果需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，則可外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。本文介紹的即屬這類系統(tǒng)，則可外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。本文介紹的即屬這類系統(tǒng)，它是利用一片外接 K9s6408V0A閃速存儲(chǔ)器來(lái)設(shè)計(jì)的，其數(shù)據(jù)容量可達(dá)8M字節(jié)。

1 K9S6408V0A簡(jiǎn)介

K9S6408V0A為22腳表面封裝器件，內(nèi)部有（8M+256k）bit×8位存儲(chǔ)空間，可組織成16384行，528列，其中后備的16列的列地址編碼為513至527?？蛇M(jìn)行528字節(jié)為一頁(yè)的讀、寫和以8k字節(jié)為一塊的擦除操作。一個(gè)528位的數(shù)據(jù)寄存器可以用于在頁(yè)讀或頁(yè)編程操作時(shí)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

K9S6408V0A的突出優(yōu)點(diǎn)在于其命令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過(guò)8條I/O線傳輸，尋址內(nèi)存單元的地址線不作為芯片的引腳。23位地址分三次寫入地址寄存器，譯碼后找到相應(yīng)的單元。對(duì)單片機(jī)而言，當(dāng)需存儲(chǔ)空間超過(guò)64k時(shí)，尋址存在一定的困難，而且系統(tǒng)的連線比較復(fù)雜，可靠性低。采用這種快閃存儲(chǔ)器既可克服以上困難，又便于升級(jí)至更大容量而無(wú)須更改外部連接。圖1為其功能框圖。其中的信號(hào)線功能如下：

CLE：命令鎖存使能。當(dāng)其為高時(shí)，命令通過(guò)I/O口在WE信號(hào)的上升沿被鎖入命令寄存器。

ALE：地址鎖存使能。當(dāng)其為高時(shí)，地址在WE信號(hào)的上升沿被鎖入地址寄存器；為低時(shí)，鎖定輸入數(shù)據(jù)。

CE：片選。在讀操作期間，CE變高，器件轉(zhuǎn)入standby模式；在編程或擦除期間，器件處于忙狀態(tài)，CE高將被忽略。

WE：寫使能。命令、地址和數(shù)據(jù)在WE信號(hào)的上升沿被鎖定。

RE：讀使能。下降沿有效。

WP：寫保護(hù)。在電源電壓過(guò)渡期間，當(dāng)WP為低電平時(shí)，將產(chǎn)生寫/擦保護(hù)。

R/B：操作狀態(tài)指示。為低時(shí)，指示正在編程、擦除或讀操作，操作結(jié)束后變成高，為開路輸出。

I/O口：（I/O0～I(xiàn)/O7）三態(tài)。輸出命令、地址和數(shù)據(jù)以及讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。

2 ADuC812與K9S6408V0A的接口

K9S6408V0A與ADuC812的連接非常簡(jiǎn)單，并可為以后的升級(jí)提供良好的條件?；布涌陔娐啡鐖D2所示。連接時(shí)用ADuC812的P3口的P3.0～P3.3分別與K9S6408V0A的CE、CLE、ALE和R/B相連接，K9S6408V0A的I/O0～I(xiàn)/O7分別連至ADuC812的P0.0～P0.7，K9S6408V0A的RE、WE分別與ADuC812的RD（P3.7）、WE（P3.6）相連，而ADuC812的P1口（模擬輸入口）接至數(shù)據(jù)采集傳感器。這樣就構(gòu)成了一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ADuC812負(fù)責(zé)采集，而K9S6408V0A負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。K9S6408V0A的各種操作具有共同特點(diǎn)，即在I/O口上首先發(fā)送操作命令字到命令寄存器，其后的連續(xù)三個(gè)周期發(fā)送要操作單元的地址（順序?yàn)锳0～A7，A9～A16，A17～A22，其中A8由命令字確定）。表1為其命令集。

表1 命令集

下面以頁(yè)編程操作為例，給出K9S6408V0A的標(biāo)準(zhǔn)匯編編程方法。而頁(yè)讀以及塊擦除等方法則與頁(yè)編程類似，只是讀時(shí)是由RE來(lái)鎖存數(shù)據(jù)，而擦除時(shí)只送兩個(gè)周期的地址即可。頁(yè)編程操作可向一個(gè)或若干個(gè)單元寫入數(shù)據(jù)，以下是頁(yè)編程操作的程序：

入口地址：

R1，R2，R3-欲寫入數(shù)據(jù)所在單元的列地址和頁(yè)地址；

R7-寫入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)

R0-源數(shù)據(jù)指針

R6-失敗標(biāo)志

START：MOV DPTR，#XXXXH ；地址

CLR P3.0 ；片選

CLR P3.2 ；清ALE

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#80H

MOVK@DPTR，A ；命令80H

CLR P3.1 ；清CLE

SETB P3.2 ；置ALE

MOV A，R1

MOVX@DPTR，A

MOV A，R2

MOVX@DPTR，A

MOV A，R3

MOVX@DPTR，A ；輸出地址A0-A22

CLR P3.2 ；清ALE

PR1：MOVX A，@R0

MOVX@DPTR，A

DJNZ R7，PR1 ；循環(huán)寫入

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#10H

MOVX@DPTR，A ；命令10H

PRAM2：MOV C,P3.3

JNC PRAM2 ;忙，循環(huán)

SETB P3.1 ；置CLE

MOV A，#70H

MOVX@DPTR，A ；命令70H，

CLR P3.1 ；清CLE

MOVX A，@DPTR ；讀狀態(tài)

JNB ACC.0，SUC ；SR.0=0，成功

ERR：MOV R6，#0FH

SUC：SETB P3.0

END

3 系統(tǒng)軟件

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為8通道順序采集，ADuC812的時(shí)鐘頻率為11.0592MHz,CPU用斷方式管理A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)，向CPU發(fā)請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷，中斷處理子程序負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出并將其存儲(chǔ)至K9S6408V0A，然后通道號(hào)加1，相應(yīng)的Flash存儲(chǔ)器地址也加1。圖3圖4分別為系統(tǒng)主程序和中斷處理子程序的流程圖。

下面以標(biāo)準(zhǔn)匯編語(yǔ)言給出本系統(tǒng)的主程序及A/D中斷處理子程序。

ORG 0000H

FLAG EQU 60H ；外部存儲(chǔ)器滿標(biāo)志

CHAN EQU 61H ；通道號(hào)

JMP MAIN

；；以下為中斷處理子程序

ORG 0033H ；A/D中斷處理程序入口地址

CLR EA ；關(guān)中斷

MOV R0，ADCDATAH ；轉(zhuǎn)換結(jié)果高8位送R0

LCALL WRITEONE ；寫一個(gè)數(shù)據(jù)到外部Flash RAM程序，可參考前面給出的頁(yè)編程程序段；

INC R1 ；低位地址加1

CJNE R1，#0FFH，NEXT；未超出范圍則處理下一個(gè)

MOV R1，#00H ；超出范圍則低位地址清零

INC R2 ；中間地址加1

CJNE R2，#0FFH，NEXT；未超出范圍則處理下一個(gè)

MOV R2，#00H ；超出范圍則中間地址清零

INC R3 ；高位地址加1

CJNE R3，#03FH，NEXT；未超出范圍則處理下一個(gè)

MOV FLAG，#01H ；否則，標(biāo)準(zhǔn)位置1

SJMP RET1 ；返回

NEXT：MOV R0，#ADCDATAL；轉(zhuǎn)換結(jié)果低8位送R0

LCALL WRITEONE ；寫入一個(gè)數(shù)據(jù)

LCALL WRITEONE ；寫入一個(gè)數(shù)據(jù)

INC CHAN ；通道號(hào)加1

CJNE CHAN，#08H，CHANG ；通道號(hào)不等于8，則開始下一通道轉(zhuǎn)換

MOV CHAN，#00H ；否則通道號(hào)清零

CHANG：MOV ADCCON1，#07Ch ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

MOV ADCCON2，#CHAN ；選擇轉(zhuǎn)換通道

SETB EA ；中斷使能

ETB EADC ；使能A/D轉(zhuǎn)換中斷

SETB ADC1

RET1；RETI ；中斷返回

ORG 1000H

；；以下為主程序

MAIN：

MOV AFLAG，#00H ；標(biāo)志清零

MOV CHAN，#00H ；通道號(hào)清零

MOV ADCCON1，#07CH ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，一次轉(zhuǎn)換時(shí)間14.5μs

MOV ADCCON2，#CHAN ；選擇轉(zhuǎn)換通道

MOV R1，#00H

MOV R2，#00H

MOV R3，#00H ；外部存儲(chǔ)器地址初始化

SETB EA ；中斷使能

SETB EADC ；使能A/D轉(zhuǎn)換中斷

SETB ADC1 ；啟動(dòng)單個(gè)轉(zhuǎn)換周期

HERE：SETB PCON.0 ；CPU進(jìn)入空閑模式，功耗降；低可中斷喚醒

MOV A，F(xiàn)LAG

JNZ HERE ；存儲(chǔ)器未滿則等待

END

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文所描述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)具有采集速度快，存儲(chǔ)容量大、系統(tǒng)體積小以及功耗低等特點(diǎn)，適用于隨身攜帶的低功耗應(yīng)用場(chǎng)合。只要將程序稍加修改，即可用于多種場(chǎng)合，還可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，從而使該系統(tǒng)成為智能型的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。