USB传感器与存储器在数据记录中的应用
usb传感器与存储器在数据记录中的应用
目前市场上有很多种数据采集设备可用于在pc上记录数据，如national instrument的labview，不过这类设备的传感器件开始越来越多地采用usb接口而不是rs232或其他传统接口。过去在嵌入式系统中应用usb设备需要性能相对较强的硬件，要带有usb host控制器接口、rtos以及usb软件驱动，结果因usb host功能实施成本的原因设计工程师一直都不太愿意在小型8位或16位mcu系统上增加usb设备。但随着最新一代智能usb host控制器ic的推出，与mcu配合使用不仅可为pc应用使用usb数据采集设备，而且还可将数据存储在低成本高容量的闪存盘上。
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。
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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。
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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。
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