摘要：规划了一种依据STC15单片机的U盘实时海量数据收集体系。该体系使用USB接口芯片CH376时U盘进行读写操作，使用实时时钟芯片DS1 2887实时收集记载数据的时刻，将收集到的海量数据以EXCEL文件办法存储在U盘中。试验成果表明，该计划可以收集、存储海量数据并且还统筹本钱低、通用性强、移动性好等长处，具有必定实用价值。
导言
在工业数据收会集，数据的存储担负着记载体系运转状况的职责，依据单片机的数据收集外表以其本钱低价、操作简略、作业牢靠而得到大批量使用。鉴于单片机数据收集体系的以上优势提出了一种依据STC15系列单片机和CH376的U盘海量存储数据计划，该计划使用南京沁恒公司推出的USB接口芯片CH376对U盘进行读写操作，完结超速信息的转存，并选用沁恒公司供给的FAT文件体系库，将收集到的数据以文件的办法存储在U盘中，操作者可以便利地使用PC机对收集到的数据进行剖析和处理。
1 体系规划
体系首要框图如图1所示，首要是以STC15F2K60S2单片机为中心，经过扩展外同接口而使其以低本钱的优势满意大容量数据收集存储的要求。被测信号经过前端调度电路的扩大与滤波处理后进入单片机的片内A/D转化模块，此刻采样数据存储于单片机内部拓荒的缓冲数组中，当缓冲区满后经过操控CH376向U盘写入采样数据，并一起将DS12887内的时刻信息写入文件中。
1.1 STC15F2K60S2单片机简介
STC15F2K60S2系列单片机是STC公司出产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，选用STC—Y5超高速CPU内核。STC15F2K60S2系列单片机是高速/高牢靠/低功耗/超强抗干扰的一代8051单片机，选用第八代加密技能，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051。内部集成高精度R/C时钟，可设置5～35 MHz的作业频率，完全省掉外部贵重的晶振和外部复位电路，具有3路CCP/PWM/PCA和8路高速A/D转化器，内置2 KB大容量SRAM，2组高速异步串行通讯端口UART1/UART2，一组高速同步通讯端口SPI，广泛地用于一般的现代工业操控范畴。
1.2 CH376模块规划
1.2.1 USB接口芯片CH376简介
CH376是南京沁恒公司推出的一款U盘和SD卡文件办理操控芯片，用于单片机或嵌入式体系读写U盘或许SD卡中的文件。CH376支撑USB设备办法和USB主机办法，并且内置了USB通讯协议的根本固件，内置了处理海量存储Mass-Storage设备的专用通讯协议的固件，内置了SD卡的通讯接口固件，内置了FAT16和FAT32以及FAT12文件体系的办理固件，支撑常用的USB存储设备(包含U盘/USB硬盘/USB闪存盘/USB读卡器)和SD卡(包含规范容量SD卡和高容量HC-SD卡以及协议兼容的MMC卡和TF卡)。
CH376支撑3种通讯接口：8位并口、SPI接口或许异步串口，单片机/DSP/MCU/MPU等操控器可以经过上述任何一种通讯接口操控CH376芯片，存取U盘或许SD卡中的文件或许与计算机通讯。CH376芯片内部集成了USB-SIE和Phy-I/O、CRC数据校验、USB-Host操控器、USB-Dev ice操控器、SD卡SPI-Host操控器、被迫并行接口、SPI—Slave操控器、异步串口、双口SRAM、FIFO、高速MCU、固件程序、晶体振动器和PLL倍频器、电源上电复位电路等。其首要特色归纳为：
①支撑1.5 Mbps低速和12 Mbps全速USB通讯，兼容USB V2.0;
②支撑USB-HOST主机接口和USB-DEV%&&&&&%E设备接口，支撑动态切换主机办法与设备办法;
③内置USB通讯协议的根本固件处理海量存储Mass-Storage设备的专用通讯协议固件，SD卡的通讯接口固件以及FAT16/FAT32和FAT12文件体系的办理固件;
④供给文件办理功用、文件读写功用和磁盘办理功用;
⑤供给2 MB速度的8位被迫并行接口，供给2 MB/24 MHz速度的SPI设备接口，供给最高3 Mbps速度的异步串口;
⑥支撑5 V/3.3 V/3 V电源电压，支撑低功耗方式。
1.2.2 CH376硬件电路规划
USB接口芯片CH376模块硬件电路规划如图2所示。单片机与CH376选用的是硬件总线8位并口衔接办法，这样无需用I/O模仿CH376读写时序，简化了软件的规划。CH376芯片经过8位被迫并行接口的D7～D0、RD#、WR#、PCS#、A0直接衔接到STC15F2K60S2单片机的体系总线上，其间D7～D0衔接STC15F2K60S2的数据总线P0.7～P0.0引脚上，RD#、WR#引脚与STC15F2K60S2的对应引脚相连，INT#引脚连到STC15F2K60S2的外部中止INT0上，选用中止办法处理USB数据传输，PCS#衔接STC15F2K60S2的P2.6引脚来操控CH376的使能，A0连到STC15F2K60S2的P2.0引脚。因而，CH376指令寄存器的地址可选为BDF1H，数据寄存器的地址可选为BCF0H。
别的，R2用于约束作为USB主机供给给外部USB设备的电流，电容C1用于CH376内部电源节点退耦，C1是容量为4 700 pF～0.02μF的独石或许高频瓷片电容。电容C3和C4用于外部电源退耦，C3是容量为0.1μF的独石或许高频瓷片电容。晶振Y1用于时钟振动电路，USB—HOST主机办法要求时钟频率比较精确，晶振Y1的频率为12 MHz±0.4‰。振动%&&&&&%C6、C7是可选的，依据晶振Y1的特性挑选，容量在0～22 pF。
1.2.3 CH376软件规划
体系使用单片机将片内A/D转化器收集到的数据经过CH376存入U盘中需求完结三件事：
第一是要完结单片机读写CH376，因为CH376是以硬件并行总线的办法与单片机衔接的，单片机读写CH376就不需求用I/O模仿时序了，承认CH376的指令端口地址和数据端口地址后，直接向指令端口地址写入相应指令，向数据端口地址写入相应数据即完结了写入操作。读操作时也只需求将指令端口或数据端口的值直接赋给一个变量，单片机读取的状况或数据就保存在该变量中了。
第二是操作沁恒公司供给的FILE SYS文件体系库，经过移植、削减该文件体系库，在U盘中创立一个EXCEL格局的文件ZYZ_ADC.XLS，这是体系软件规划的中心地点。具体步骤是：首要单片机发送CMD_SET_USB_MODE指令设置CH376作业在主机方式下，然后调用FILE SYS文件体系库中的CH376DiskConnect函数等候U盘衔接，U盘可以由CH376自动检测并发生中止告诉，也可以由单片机守时发送指令检测。U盘衔接成功后，在进行操作之前必须由单片机发送CMD_DISK_MOUNT进行初始化，并检测磁盘是否准备就绪，承认磁盘准备就绪后，调用文件体系库函数CH376FileOpen，翻开磁盘中现已创立好的文件，假如该文件不存在，则调用文件体系库函数CH376FileCreate并在磁盘中创立一个新的文件，设定其参数为“/ZYZ_ADC.XLS”即完结了在U盘中创立了一个名为ZYZ_ADC.XLS的EXCEL格局文件。别的，文件创立成功后为便利向文件中增加数据，还需求将该文件移置到U盘中全部已有文件的结尾，可调用文件体系库函数CH376ByteLocate，设定参数为0xFFFFFFFF即可移动该文件至全部文件之后。以上全部准备就绪后就可以向文件中写入数据了，最终便是保存文件并更新文件长度，涉及到的文件库函数是CH376GetFileSize。在U盘中创立EXCEL文件的软件流程图如图3所示。
第三是向已创立的EXCEL文件中写入A/D收集数据和时钟芯片中的日期、时刻信息。体系软件是将EXCEL文件中的全部已收集的数据以字符办法存储的，因而关于收集的电压、日期、时刻等二进制数据要转化成字符串办法。别的，EXCEL文件中的数据信息是以单元格的办法存储的，即每一次收集的数据存储在一个单元格中，因而在调用sprintf函数时，将收集的数据信息写入EXCEL文件时用“\t”切换单元格，比方将收集的日期、时刻、单元信息别离显现在3个不同的单元格中的函数格局为：
2 体系测验成果
为了验证上述体系能否完结将A/D收集来的海量数据信息存入U盘中创立的EXCEL文件中，选用了2 GB的金士顿U盘作为测验目标，体系上电后插上U盘，即可看到CH376模块中USB读写指示灯变亮并且U盘指示灯闪耀数下，这表明U盘读写成功。然后，按下数据收集操控开关，可以看到U盘指示灯开端不停地闪耀，表明数据收集正在进行中，经过串口调试软件的打印窗口如图4所示，可以清楚地看到文件创立成功，数据写入文件的具体进程。
图4中File size=1表明创立了一个新文件，其巨细为1 K，下面便是不停地向文件中写入日期、时刻、电压等收集信息。待体系运转一段时刻后取下U盘，将U盘从头插在PC上即可在U盘中发现一个新建的名为ZYZ_ADC.XLS的文件，翻开该文件，如图5所示，可以看到体系收集到的日期、时刻、电压等采样信息完整地存在于该文件中。
结语
本文提出的依据STC15系列单片机和CH376的实时海量数据收集体系规划计划中，因为CH376内置了文件体系，使单片机的操作更为便利，单片机只需求发送指令和数据就可以在U盘中创立文件、读写数据。因而开发人员用简洁的办法就可以完成使用U盘存储A/D转化器收集来的海量数据，该计划规划简略并且数据存储才能强壮，可以存储海量数据，具有必定的实用价值。
