跟着科技的高速开展，现代工业测控范畴的许多运用中都需求完结许多数据的守时收集存储。笔者认为海流计规划的海流数据收集存储接口电路为例，介绍一种守时收集存储体系的作业原理及其完结办法。
1 整体结构
在许多情况下，尤其是恶劣的作业环境下，高性能的单片机和大容量的Flash存储器是数据收集存储体系的最佳挑选，本文介绍的体系也是根据这样的考虑。体系硬件结构并不杂乱，包含高性能单片机C8051F021、实时时钟芯片SD2300、大容量Flash存储器K9G8G08及其外围电路，如图1所示。作业原理也较为简略，通过串口将单片机C8051F021与海流计相连，通过对单片机的编程完结对海流计的操控和运用。一起，为了完结守时收集和数据存储的功用，还需将实时时钟芯片SD2300和大容量Flash存储器K9G8G08的相应引脚与C8051F021的GPIO相连。SD2300通过发送守时中止使得C8051F021在预守时间通过串口收集若干组流速和流向数据，然后将其存储在K9G8G08中。
2 硬件规划
2.1 高性能单片机C8051F021
C8051F021单片机是集成在一块芯片上的混合信号体系级单片机。芯片上有64位数字I/O。C8051F021单片机具有片内看门狗守时器、VDD 监视器和时钟发生器，可以说是真实的、可独立作业的、完好的SoC(片上体系)。片上一切的模仿和数字设备都可以使能或封闭，也可以由用户设置。片内的 Flash存储器可以在电路(即由用户程序在运行时)编程(读写)，为用户供给了非挥发性存储器，并答应现场更新8051程序。
2.2 SD2300与C8051F021的硬件接口规划
SD2300是深圳市兴威帆电子技能有限公司开发的一种具有内置晶振、两线式串行接口的高精度实时时钟芯片。较SD2000而言，SD2300具有更宽的守时规模、更多的周期性中止挑选，并增加了数字精度调整寄存器、30s时间调整和晶振停振检测等功用。最明显的改动是对时钟数据/寄存器的拜访由通过不同指令字改为地址直接寻址，使得芯片的运用愈加灵敏，并进步了程序编写的可读性。
SD2300的接口为I2C总线。关于具有I2C总线接口的单片机，只需将SD2300的SCL、SDA脚与单片机的SCL、SDA脚相连;关于没有 I2C总线接口的单片机，可以用通用I/O口来模仿I2C总线。如图2所示，单片机C8051F021的PO.6模仿SCL，发生I2C总线的时序同步信号;PO.7模仿SDA，完结I2C总线的串行数据输入/输出。图2中的INTRA、INTRB为守时中止输出，SDA和SCL为时钟电路的串行时钟脚， SDAE和SCLE为E2PROM的串行时钟脚。
2.3 K9G8G08与C8051F021的硬件接口规划
K9G8G08容量为8 Gb(8 858 370 048位)，包含524 288行(页)和2 112×8列。在列地址2 048～2 111处有备用的64列存储单元。2 112字节的数据寄存器与存储器阵列相连，用来为在页读或页编程操作时I/O端口和存储阵列间的数据传输服务。存储器阵列由32个存储单元串行衔接在一起，构成了一个NAND结构。每32个存储单元处于不同的页中。一个存储单元包含2位数据。一个块由2个NAND结构串组成，一共包含1 081 344个NAND结构。编程和读操作均以页为单位，而擦除操作以块为单位。存储器阵列包含4 096个256 KB的可擦除块。K9G8G08选用8个I/O引脚的屡次复用计划。这就使得其外部引脚数明显削减，而且可以不改变现有体系的板级规划而进行体系升级。指令、地址和数据通过在CE为低电平时把WE引脚拉低而写入I/O引脚，在丽的上升沿被锁存。CLE和ALE通过I/O引脚分别被用在指令和地址的多路传输中。一些指令需求1个总线周期，例如重启指令、读状况指令等;另一些指令则需求2个周期，例如页读、块擦除和页编程操作，一个周期用来设置，另一个周期用来履行。1 Gb的物理地址空问需求30位的地址，5个周期来寻址(2个列地址，3个行地址)。页读和页编程操作在相应的指令后需求相同的5个地址周期。而在一个块擦除操作中，只需求3个行地址。因而，可将C8051F021的P2口直接与这8根I/O衔接，其他操控引脚接C8051F021、的相应引脚，如图3所示。K9G8G08通过CLE和ALE信号线完结I/O口上指令和地址的复用。指令、地址和数据都通过拉低WE和CE从I/O口写入。
3 软件规划
3.1 体系软件规划
体系软件的规划流程如图4所示。首要完结体系的初始化作业，包含C8051F021的初始化和SD2300的守时中止设置，然后体系进入等候状况。待抵达预守时间后，SD2300宣布守时中止，使C8051F021进入中止处理程序，进行数据收集和存储。存储结束，体系再次进入等候状况，等候下一次守时中止的到来。
3.2 SD2300的软件接口规划
SD2300的I2C接口与C8051F021的GPIO相连，通过GPIO来模仿I2C，编程简略，操作便利。SD2300的拜访操控通过寄存器直接寻址完结，其内部的寄存器如表1所列。
SD2300通过两线式串行接口方法接纳各种指令并读写数据。下面详细介绍两线式串行接口方法。
①开端条件：当SCL处于高电平时，SDA由高电平变成低电平构成一个开端条件。对SD2300的一切操作均必须由开端条件开端。
②中止条件：当SCL处于高电平时，SDA由低电平变成高电平构成一个中止条件。此刻SD2300一切的操作均中止，体系进入待机状况。
③数据传输：当SCL为低电平，且SDA电平变化时，数据由C8051F021传输给SD2300;当SCL为高电平，且SDA电平不变时， C8051F021读取SD2300 E2PROM发送来的数据;当SCL为高电平，且SDA电平变化时，SD2300收到一个开端或中止条件。
④承认：数据传输以8位序列进行。SD2300在第9个时钟周期时将SDA置位为低电平，即送出一个承认信号，标明数据被其收到。
鉴于篇幅所限，仅以SD2300的设定开端收集时间程序为例，介绍一下SD2300的软件接口编写。
3.3 K9G8G08的软件接口规划
比较于三星公司的Flash存储器KM29U128T，K9G8G08不仅在容量上得到了极大的进步，操作的多样性和灵敏性也有明显改善。例如，支撑一页内的随机数据读写，并供给了一种特别的Two-Plane页编程操作，可以支撑两页的一起写入，其操作指令如表2所列。
4 总结
笔者为海流计规划的数据守时收集存储体系，通过重复试验，可以依照预守时间按时进行数据收集作业，数据存储完好精确，整个体系作业安稳牢靠。该体系的规划为相关运用供给了参阅。
参阅文献
1. Samsung Electronic K9XXG08UXM Datasheet 2009
2. 深圳市兴威帆电子技能有限公司 高精度实时时钟SD2300L系列 2009
3. 李刚.林凌 与8051兼容的高性能、高速单片机C8051Fxxx 2002
4. 范勉之.陈立元 Visual Basic与RS232串行通讯操控最新版 2002
5. 王盛安.龙小敏.陈俊昌.姚小桂 大容量快闪存储器在压力式波潮仪中的运用 [期刊论文] -外表技能与传感器2000(10)
