AT45DB081B在数据采集系统中的应用

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                    0 引言
在信号采集系统中，往往需要对多种数据波形进行存储、转移或比较，这就要求系统能方便地访问、传输波形数据。FLASH存储器以其体积小、容量大、可随机访问的特点，在系统中得到了很好的应用。本文从实际应用角度出发，简单介绍了Flash存储器AT45DB081在数据采集系统中的软／硬件设计思路和设计要点。
1 系统设计
本系统的整个数据存储系统可以分为数据缓冲模块、控制单元和FLASH存储模块三个部分，其系统结构框图如图1所示。图中数据缓冲模块负责对端口数据进行缓冲，以满足FLASH存储器的传输要求。控制单元可按照FLASH存储器的控制要求，对FLASH的读写、擦除操作进行控制。在存储开始后，FLASH的控制单元将数据缓冲模块中的数据存入相应的FLASH存储器中，直到计数器计到设定的数值为止。在本系统中，一次存储只对一组数据进行操作，这样可以保证各组数据之间不出现覆盖，以增加存储的有效性和可靠性。




2 FLASH芯片AT45DB081B
AT45DB08lB是Atmel公司推出的串行Flash存储器，该芯片采用串行外围接口，具有体积小、容量小、功耗低和硬件接口简单的特点，易于构成微型低功耗测量系统。AT45DB081B的最大时钟频率可达20MHz，它支持页和块(1块=8页)擦除功能，有4096页，每页264B容量，并具有两个264B缓冲区。
AT45DB081B的相关操作包括读主存储页、主存储页数据拷贝到缓冲区、主存储页与缓冲区数据比较、缓冲区数据写入主存储页、页擦除、块擦除、页编程和页重写读、缓冲区、写缓冲区和读状态寄存器等。其中缓冲区数据写入主存储页的操作中又包括写前擦除和边写边擦。
AT45DB081B支持SPI 0和SPI 3两种传输方式，其时序图分别如图2所示。




3 硬件电路
本系统选用PHILIPS公司的P89LV51RD2BN微控制器进行控制。P89LV51RD2BN是一款80C5l微控制器，包含64kB Flash和1024字节的数据RAM，它的典型特性是×2方式选项。设计者可通过该特性来选择以传统的80C51时钟频率(每个机器周期包含12个时钟)或×2方式(每个机器周期包含6个时钟)的时钟频率运行，其中，选择×2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。该特性可将时钟频率减半而保持特性不变，并可极大地降低EMI。P89LV51RD2BN与AT45DB081B的连接如图3所示。为保证其可靠性，在上电后，应对FLASH进行复位，然后通过RDY口确定芯片是否处于忙状态，之后再进行相应的操作。




需要注意的是，RDY的上拉电阻不能省去，以保证输出的准确。
4 系统软件设计
波形数据可以按页存储，在进行数据操作时，可以按页读取和处理，这样相对会更加方便。按每一次波形1 KB的数据量来计算。若每4页存储一个波形数据，理论上则可以存储1024个波形。
数据可在控制单元的控制下进行缓冲锁存。操作时，可以先将264 Bytes的数据写入buffer中，计数器计为1。再将buffer中的数据送入内部存储单元，并重复以上操作，当计数器计到4时，即可完成一个波形数据的存储。读操作则反之，即将数据先送入buffer，再由buffer向外部传输，且仍以计数4次为一操作周期。每次读写流程如图4所示。




5 结束语
将串行FLASH存储芯片AT45DB081B应用于数据采集系统可使电路设计简单化。它占用系统资源少且性价比较高。目前，该系统已应用于电缆故障检测中，效果很好，而且易于编程。