USB传感器与存储器在数据记录中的应用

　　数据记录应用

　　第一个应用实例显示了一个ＭＣＵ控制器和一个带有两个端口的ＦＴＤＩ　ＶＮＣ１Ｌ　ＵＳＢ　Ｈｏｓｔ控制器：一个用于数据传感器件读取信息，另一个用于闪存盘以存储信息。ＭＣＵ和ＵＳＢ　Ｈｏｓｔ控制器之间通过ＵＡＲＴ　（或者ＳＰＩ）命令监控接口进行通信，可使应用通过简单的命令集控制ＵＳＢ设备。

　　应用原理框图见图１。这里选择的ＭＣＵ是Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　ＰＩＣＤＥＭ　４演示板上的ＰＩＣ１８Ｆ１３２０，虽然它应该直接连到ＰＩＣ系列其他成员以及其他ＭＣＵ系列。ＭＣＵ和ＶＮＣ１Ｌ之间采用４线连接（再加上电源和地），连到ＰＩＣ的ＥＵＳＡＲＴ　（Ｔｘ和Ｒｘ）和两个Ｉ／Ｏ端口，以进行ＲＴＳ／ＣＴＳ数据流控制。另外，４线ＳＰＩ端口还可以通过直接位拆裂Ｉ／Ｏ端口实现。下面提供了两种方法的Ｃ语言源代码。

　　该应用要求从一个ＤＬＰ　Ｄｅｓｉｇｎ的ＤＬＰ－ＴＩＬＴ　２轴倾角传感器读取数据，然后以ＣＳＶ格式将接收到的数据存在ＵＳＢ闪存盘上。当ＤＬＰ－ＴＩＬＴ模块从ＵＳＢ总线接收到一个包含字母“ｚ”的ＯＵＴ数据包后，就会对传感器电流读数进行采样，倾角传感器读数被一个ＩＮ数据包读取。通过ＶＮＣ１Ｌ监控器，ＯＵＴ数据包可以和ＤＳＤ　（设备发送数据）命令一起发送，后面跟着数据字节数和发送的数据。ＩＮ数据包和ＤＲＤ　（设备读取数据）命令一起被接收，ＶＮＣ１Ｌ将返回字节数和从设备读出的所有数据。

　　由于ＵＳＢ需要将数据传递到数据包中，所以通常ＵＳＢ设备会有几个毫秒的延迟，尽管这可以通过对传感器数据提供更大的缓冲加以解决。当然，有些设计可能不需要ＵＳＢ传感器件而只是将数据存储到闪存盘上，在数据采集应用中通常都是这种情况，此时ＭＣＵ采样模拟数据或者记录外部源传来的数据。由于无需探查ＵＳＢ设备，因此这样可以得到更高的采集数据率。

　　数据采集应用

　　图２显示了一个模拟输入应用。此例中我们还是使用Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　ＰＩＣＤＥＭ　４演示板上的ＰＩＣ１８Ｆ１３２０作为ＭＣＵ。加速计模块是意法半导体的ＳＴＥＶＡＬ－ＭＫＩ０１０Ｖ１，它连到ＰＩＣ的模拟输入端。ＰＩＣ定期对该输入进行采样，结果送入ＦＩＦＯ缓冲器中，在软件中执行，然后由ＶＮＣ１Ｌ写入存储设备。

　　ＶＮＣ１Ｌ监控器提供命令对ＵＳＢ闪存盘文件进行读写，它还有命令管理文件系统，可对文件及文件目录进行建立、重命名以及删除操作。有了与ＵＳＢ设备进行通信的命令后，文件系统命令使用非常简单。将数据写入文件的顺序是：使用ＯＰＷ　（打开准备写入）命令，后面紧跟文件名，然后是ＷＲＦ　（写入文件），后面是写入字节数，然后是ＣＬＦ　（关闭文件），后面还是跟着文件名。

　　ＵＳＢ闪存盘的标准扇区大小是５１２字节，因此要达到最好效果就是在写入ＵＳＢ闪存盘之前提供５１２字节数据的缓存。ＵＳＢ闪存盘通常使用的文件系统是ＦＡＴ１２、ＦＡＴ１６或者ＦＡＴ３２，在这些系统中簇按需分配，这样当簇没有按顺序排列时可能造成一些小的延迟，然而这通常只是在那些内容快满的盘上比较常见。

　　使用Ｖｉｎｃｕｌｕｍ

　　几乎所有扇区容量为５１２字节和采用ＦＡＴ文件系统的ＵＳＢ闪存盘都可以作为ＶＮＣ１Ｌ的存储设备。ＶＮＣ１Ｌ的固件可以在现场进行升级，通过ＵＳＢ闪存盘上特别的升级文件或者通过其ＵＡＲＴ接口进行ＲＯＭ升级。基于ＶＮＣ１Ｌ设计的其它优点是当ＵＳＢ闪存盘没有使用时它可以使其暂停以省电，而在执行文件操作期间自动唤醒，ＶＮＣ１Ｌ本身也可进入低功耗睡眠模式并由微控制器应用唤醒。将ＵＳＢ设备协议及文件管理系统放到一个单独的ＩＣ上可为嵌入式数据记录或数据采集系统设计带来很多好处，它可使低功耗８位和１６位ＭＣＵ访问ＵＳＢ设备和闪存盘，而ＦＴＤＩ的ＶＮＣ１Ｌ则以一种符合成本效益的方式实现了这一功能。