多微機(jī)數(shù)據(jù)采集存貯系統(tǒng)

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1、第19卷第1期華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.19No.11998年1月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Jan.1998X多微機(jī)數(shù)據(jù)采集存貯系統(tǒng)戴在平(華僑大學(xué)電子工程系,泉州362011)摘要介紹以雙8098為主的多通道高速數(shù)據(jù)采集、存貯系統(tǒng).給出其硬件原理框圖及軟件流程圖;說(shuō)明大容量RAM的共享原理.系統(tǒng)可做為虛擬儀器的前端測(cè)量機(jī).關(guān)鍵詞雙8098,高速數(shù)據(jù)采集,共享RAM,虛擬儀器,前端測(cè)量機(jī)分類號(hào)TP274.2計(jì)算機(jī)技術(shù)及微機(jī)應(yīng)用日益普及,對(duì)電測(cè)及非電量測(cè)量的要求也越來(lái)越多

2、.許多場(chǎng)合已由靜態(tài)、單信號(hào)測(cè)量方式改變成動(dòng)態(tài)、多信號(hào)測(cè)量方式.這對(duì)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)或者說(shuō)虛擬儀器的前端測(cè)量機(jī)功能要求的更高了,不但在多通道、高速度方面提高指標(biāo),而且對(duì)采集后的數(shù)〔1〕字處理、暫存以及向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)也提出了要求.本文所介紹的多微機(jī)、多通道高速數(shù)據(jù)采集前端機(jī).是以雙8098單片機(jī)為核心,可共享〔2〕大容量存貯器為主導(dǎo)的,并且與上位機(jī)以DMA方式傳送數(shù)據(jù).由于大容量存貯的工作方式,前端機(jī)也可做為便攜記錄/檢測(cè)儀到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和存貯.1前端機(jī)的硬件系統(tǒng)組成前端機(jī)的基本組成是由兩片8098為核心,擴(kuò)展8279鍵盤(pán)/顯示電

3、路做為便攜儀的人機(jī)對(duì)話界面,每個(gè)8098小系統(tǒng)有自身獨(dú)立的8kBRAM和8kBROM以及各組I/O接口.同時(shí)共享的數(shù)據(jù)存貯器為8MB使用SRAM6281000,以32kB為一段共有256段.如圖1所示為前端機(jī)基本原理框圖.1.1雙8098單片機(jī)功能兩片8098單片機(jī)的設(shè)計(jì),主要是針對(duì)前端機(jī)除了在一般情況下需要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、與上位機(jī)通訊外,還可能需要對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)激勵(lì)和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)濾波,甚至是數(shù)據(jù)壓縮以擴(kuò)大數(shù)據(jù)容量.這時(shí)單CPU就很難做到實(shí)時(shí)檢測(cè)功能了.與上位機(jī)脫機(jī)時(shí),8098(1)在用戶鍵入?yún)?shù)及命令后,通過(guò)SIO與8

4、098(2)通訊,而上位機(jī)聯(lián)機(jī)時(shí),則可由RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線串行向雙8098發(fā)布命令.〔3〕1.28098(1)的小系統(tǒng)組成為了簡(jiǎn)明起見(jiàn),僅扼要介紹8098(1)的小系統(tǒng)譯碼電路部分.如圖2所示為8098(1)的小系統(tǒng)組成譯碼電路原理圖.8098的尋址范圍為64kB;低32kB做為8098(1)獨(dú)立的尋址空X本文1997-07-23收到;國(guó)務(wù)院僑辦重點(diǎn)科研基金資助項(xiàng)目86華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)1998年間,分別作為RAM空間(0000H～1FFFH),擴(kuò)展8kB的6264芯片;ROM空間(2000H～-3FFFH),擴(kuò)展8kB的E

5、PROM2764芯片;將Y2+A1做為8279鍵盤(pán)/顯示電路的片選(即圖1前端機(jī)基本原理框圖-8279的口地址為4FFCH和4FFDH);將Y2+A2+WR擴(kuò)展273鎖存輸出口以取得A15～A22的高位地址信號(hào)(即該口地址為4FFBH),以便與8098的高32kB尋址組合成共享RAM的尋址空間.而與8098(2)和上位機(jī)的聯(lián)系則通過(guò)SIO實(shí)現(xiàn).1.38098(2)的小系統(tǒng)組成與8098(1)類似,8098(2)只是將8279的鍵盤(pán)/顯示部分改為D/A7520接口部分(圖3).圖28098(1)譯碼電路框圖圖38098(2)擴(kuò)展十位D/

6、A原理圖-對(duì)于8098(2)而言,僅為Y2+WR+A1擴(kuò)展273鎖存器輸出口,以取得D/A轉(zhuǎn)換的低8位數(shù)-據(jù)(即口地址為4FFCH).而Y2+WR+A0同時(shí)選通兩片273鎖存器,其一為7520的低8為數(shù)據(jù)鎖存,另一為7520的高兩位數(shù)據(jù)和D/A部分的掉電控制信號(hào)端(即口地址為4FFDH).這樣只需一條指令就可完成D/A十位數(shù)據(jù)的輸出.1.4共享RAM的擴(kuò)展硬件組成由于8098的尋址范圍只有64kB,而共享RAM有8MB,所以共享RAM的低15位地第1期戴在平:多微機(jī)數(shù)據(jù)采集存貯系統(tǒng)87址由8098提供,而高8位地址則由I/O口鎖存(雙

7、8098均以4FFBH為口地址)提供.所以不但要解決地址總線的擴(kuò)展和總線隔離,而且還必須解決雙8098讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)的總線沖突和上〔2〕位機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)的雙8098總線脫離動(dòng)作.如圖4所示為共享RAM擴(kuò)展的硬件原理框圖.選用SRAM6281000為1MB數(shù)據(jù)存貯器,這樣由于共享RAM的低15位地址是由8098所提供,所以可以連續(xù)尋址32kB做為一段,當(dāng)一段存貯區(qū)使用滿了,則可通過(guò)對(duì)鎖存口地址4FFBH的改寫(xiě),而修改A15～A22以達(dá)到8MB的全域?qū)ぶ?圖4共享RAM的硬件原理框圖然而,RAM共享必須是一個(gè)CPU導(dǎo)通時(shí),另一個(gè)CPU必須隔離;

8、而當(dāng)上位機(jī)要獲取數(shù)據(jù)時(shí),則是必須兩個(gè)8098都要隔離的.又由于8098不具備DMA功能,所以利用SIO上位機(jī)發(fā)出接收共享RAM數(shù)據(jù)的命令時(shí),8098(2)則在HSO1發(fā)出DARQ1的DMA1請(qǐng)求信號(hào)(一般的PC機(jī)都為用戶