基于SOC单片机 C8051 F340的井下存储系统

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摘要：本文结合嵌入式技术、井下存储系统所要满足的高温、震动较强的自然条件和存储系统所需的容量的要
% _( `) X2 }1 ?9 U求,提出了基于SOC单片机C8051F340控制读/写电子盘的存储系统,分析了电子盘的接口、电子盘接口
8 @- c3 \* k3 R- N' T  Z! c寄存器、电子盘存储结构,给出了电子盘与单片机C8051F340的硬件接口电路图、单片机读/写电子盘扇
0 H  a- s& f" `- M8 ^+ ]1 O" V区的操作以及结合KeilC51语言论述了C8051F340通过FAT文件系统控制电子盘文件读/写的方法和
  x  M3 o( O" E思想。
. {6 l# w& ]/ F: y关键词：电子盘 文件系统 C8051F340单片机
1 k; u  ^3 X, b引言
8 h1 Z9 @7 P% w; f& i# p如今,以单片机为核心的持续数据采集存储系统中，
% @0 m# B& z2 m+ V6 m对存储设备的性能要求也越来越高,例如井下检测系统需
: f7 t# n8 _  d9 Z运行在高温、高湿度、震动较强的恶劣环境中,且需要长时
间持续采集,因此采集系统需要大容量、高稳定的存储设
备。电子盘克服了机械硬盘的弊病，能提供原始、高性能
% G2 |$ Y. U# t: n: ^0 j" j和高可靠的数据储存,即使是在恶劣的条件下工作-一恶
7 n. i8 P. H* F; A+ \" x& O劣的温度撞击、震动、干扰等,也不会对数据构成威胁。
& C8 @: I3 m' E, o$ M1 v, {) J经典的单片机读/写硬盘都是通过8255扩展I/O端口实
现的,由于8255自身的特性,在扩展的过程中还需使用反
向器件,造成硬件结构复杂。C8051F340作为核心处理器
在无需扩展程序存储器、A/D芯片、I/O端口和USB功能
: m2 x5 [& R1 z5 }控制器等器件的情况下,即可完成数据采集,通过自身I/
0口存储到电子盘,并且可以通过USB通信完成数据的
返回。基于以上原因，本文提出了基于sOC单片机
' i" c& ]2 u  h, \$ t$ G; A& KC8051F340读/写电子盘。
. N  |0 y# t" i  A- @! M，1电子盘与 单片机的硬件接口
系统mcu选用原CYGNAL公司的C8051F340，
C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统SOC .
. }: i9 ?" h. t" G3 O* y7 n4 T(System On Chip),具有与MCS-51内核及指令集完全
% k: K* J$ k" ^2 p! f% O, C0 ^$ S兼容的微控制器,除了具有标准8051的数字外设部件之
; C' ?% z! v. z' z( Y! L外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件
0 e9 _. z6 X$ g( `+ S7 v! u* A' i' [和其他数字外设及功能部件。C8051F340 具有以下特性:
2 y) _0 P- J, v高速、流水线结构的8051兼容的控制器内核(可达48
, z" J1 u( |' e! wMIPS);全速、非侵人式的在线调试接口;内部集成了USB
1 F" X( }& k) l2 `. U+ j
功能控制器;64KB可在系统编程的FLASH存储器。
( Y- E3 J' q: K" }+ z$ C$ W电子盘IDE接口与普通的硬盘的读/写方法和寻址
% x  s/ i' E. W8 T: T* d' U方式都一样,都遵循ATA标准。如图1所示,CS0、CSI是
8 I6 I3 Z0 M0 P- [: D+ h3 wIDE接口的片选信号,用于访问电子盘的命令寄存器和控
# ^, v! [$ u0 U  u制寄存器;A0~A2是驱动器地址总线,用来选择设备的
寄存器或数据端口;Data0~Data15是驱动器数据总线，
  s$ z; P0 z) l用来向寄存器组和电子盘驱动器传送数据;DIOR和
1 T/ }' `' V7 a3 D4 f2 k! BDIOW对寄存器进行读/写操作时的一对握手控制信号;
RESET用来对电子盘进行复位;
0 Y" f2 U: ]: g: B9 w图1是C8051F340与电子盘硬件接口电路图。
& J: u* X2 X/ n# b, k% |: ?C8051F340的P3、P4端口与电子盘接口的数据总线D0~
/ ?9 Q2 C4 {( ]5 X4 [% N4 H8 xD15相连,P2端口和电子盘接口的控制信号A0、A1、A2、
CSo .CSI、DIOR、DIOW和RESET相连。通过限流电阻在
DASP脚上连接一个硬盘指示灯。P3、P4 端口需在设置
9 p' v( k3 k$ P# X. F为漏极开路的状态下读取电子盘数据寄存器中的数据,因
) U) y2 }$ O; P0 b7 {+ V7 ]& w此在P3、P4端口分别接上4.7ks的上拉电阻,以达到限
流的目的。
2电子硬盘控制寄存器
3 T8 f% x0 A# y6 e2 C  \通过IDE接口的数据传输可以有两种方式:通过可
, l7 z; a* X7 L- H  x2 |7 o/ P编程的I/O(PIO)或使用直接访问(DMA)。但本系统而
! R& p; I0 J: Q/ o言,属于单任务系统，负荷也不大,再加上PIO模式提供
6 ^: ^3 X$ U3 S6 ^; X( O. R2 `了编程控制输人/输出模式，控制起来相对简单。在PIO
模式下,IDE接口与单片机之间的通信主要是通过访问
IDE控制器寄存器、命令寄存器来实现的。命令寄存器组
, K# f. F/ |' b, M用来给电子盘驱动器发送命令和命令参数;控制寄存器用
来控制电子盘驱动器。这些寄存器是IDE接口与单片机
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Racheler

电子盘克服了机械硬盘的弊病，能提供原始、高性能和高可靠的数据储存