1 引言
C805lF系列单片机是Cygnal公司完全集成的混合信号系统级器件(SOC),其CIP一51内核运行速度高达
2 系统硬件设计
图1给出系统整体框图,整个系统是由记录器,地面测试台,上位机及配套软件组成。其中,记录器包括电源模块,信号调理模块及采编存储模块,而电源模块可向记录器的各模块提供所需电源,信号调理模块用于滤波、调幅3路振动信号,采编存储模块用于采集、编帧和存储3路信号。系统存储选用SAMSUNG的NAND Flash K9K
地面测试台主要完成外场试验环境各项参数的模拟生成以及在记录器回收后数据上传,与记录器的通信采用串口通信方式。上位机通过USB接口控制地面测试台完成对记录器的测试及记录器回收读数后的数据分析。从而该系统设计可满足:振动传感器输出幅值为0~5 V的3路电压信号;A/D转换器分辨率为10 bit;采集速率每路为5 KS/s,分时采集,存储容量为
3 系统软件设计
3.1 开启采集方式
记录器上电初始化后,在1 s内循环判断串口0是否接收到一组数据,如果接收到数据,就进入写状态,否则转去判断读信号是否有效。如果有效则进入读状态,将数据从Flash中读出并通过串口l发送,否则返回再判断串口0是否接收到数据,如此循环。其总体流程如图4所示。
在写状态时,A/D转换数据的拾取通过中断函数完成,系统主程序能够轮流从两块RAM中读取数据并顺序写入Flash中。为了便于上位机软件分析,在存储前需要对A/D转换器转换后的数据,加入帧标志和时间信息。具体实现方法是:先将A/D转换器转换后的数据保存到内部RAM中,为满足Flash页编程的时间,利用双RAM实现乒乓缓存,将内部4 KB的XRAM分为2块,每块容量为2 048个字节,每块写满后分别置满标志,当CPU读取该RAM中所有数据并写入Flash后清除该RAM满标志,2块RAM交替进行,保证数据的读写操作。在采集状态下写Flash的流程图如图5所示。
3.2 编帧
为了快速提取数据,需在数据存储前对其编帧,3路信号总采样速率为15 KS/s,具体编帧格式如表1所列。
这样编帧后方便了上位机软件分析,可以方便提取所关心的信息,在软件绘出振动数据波形图后通过时间轴信息可快速定位到需要查找的区域。
3.3 内部XRAM操作
通过定义数组实现内部XRAM操作,数组定义方法为:unsigned char xdata s[4096],xdata标识符指定s的存储区为外部数据存储区,由于该数组只需4KB空间且系统中未使用外扩XRAM,所以必须设置存储器模式为只使用内部XRAM,即设置EMIOCF[3:2]为00。
3.4 定时器应用
单片机内部5个定时/计数器在该系统分别用于:TO产生1 s的循环定时;T1产生UARTl的波特率(7.372 8 Mb/s);T2产生UARTO的波特率(921.6 Kb/s);T3产生A/D转换器2的转换时钟。T4产生时间基准,用于数据编帧。
以下为A/D转换器2的初始化程序代码:
值得注意的是:由于C
该记录器在正式上弹前已经过两次炮击试验.炮击试验情况如表2所示。
两次炮击试验均是考核整个记录器的外部结构以及内部电路板的抗过载能力,试验后电路板正常无损坏。而外部晶体振荡器损坏,因此,该系统采用C
C
5 结语
该设计的采编存储系统具有体积小、成本低、数据传输速度快等优点,经实验证明:该系统工作稳定,可以满足现场采集分析的要求。