基于STM32 的高精度、大容量、多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【文章摘要】

 

 

 

 

 

近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供必要條件。基于此， 本研究主要結(jié)合目前實(shí)際需求，分析設(shè)計(jì)了基于STM32 的高精度、大容量、多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)具體的功能需求及軟硬件選擇等，以期為數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供更多機(jī)遇。

【關(guān)鍵詞】

STM32 ；高精度；大容量；多通道；數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是要具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸三個(gè)功能。其中，在數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)考慮的是采集精度和采集速度，前者主要通過(guò)A/ D 轉(zhuǎn)換芯片的有效位數(shù)來(lái)反映，其精度隨著A/D 轉(zhuǎn)換芯片位數(shù)的升高而升高；而后者主要借助于采樣率來(lái)反映，目前速率最高的A/D 轉(zhuǎn)換芯片已達(dá)到了1.5Gb。選用A/D 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮的是A/D 采樣位數(shù)（分辨率）、采樣率和采樣通道。系統(tǒng)對(duì)A/D 采集的需求有：3 個(gè)以上的通道同步采集，各個(gè)通道的采樣率在0-100KSPS 之間，精度12 位及以上。基于這些需求， 本設(shè)計(jì)中選用AD7656，其性能指標(biāo)如下： （1）輸入通道：支持6 個(gè)通道同步采集；（2） 采樣率：最高可達(dá)250KSPS；（3）采樣位數(shù)： 16Bit。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，最關(guān)鍵的是存儲(chǔ)容量和速度。其中，在存儲(chǔ)容量上， 選用容量大的存儲(chǔ)器時(shí)，必須考慮相應(yīng)的成本，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量增大，成本也會(huì)增加很多。本設(shè)計(jì)中，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求相對(duì)較低，只要求能夠達(dá)到100M 以上；在存儲(chǔ)速度上，不僅要考慮芯片本身擦除、頁(yè)面編寫(xiě)的效率，同時(shí)還與程序算法的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系，其中包括壞塊處理算法設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、扇區(qū)讀寫(xiě)管理算法設(shè)計(jì)等。在高速、實(shí)時(shí)、連續(xù)采集和存儲(chǔ)的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，另一方面要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在本設(shè)計(jì)中，采用的是雙緩沖區(qū)交替存儲(chǔ)模式，在100KSPS 的采樣率下，緩沖區(qū)的大小應(yīng)超過(guò)840 字節(jié)，才能保證采集的數(shù)據(jù)能夠完整地存到Flash 中。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

STM32 ；高精度；大容量；多通道；數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是要具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸三個(gè)功能。其中，在數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)考慮的是采集精度和采集速度，前者主要通過(guò)A/ D 轉(zhuǎn)換芯片的有效位數(shù)來(lái)反映，其精度隨著A/D 轉(zhuǎn)換芯片位數(shù)的升高而升高；而后者主要借助于采樣率來(lái)反映，目前速率最高的A/D 轉(zhuǎn)換芯片已達(dá)到了1.5Gb。選用A/D 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮的是A/D 采樣位數(shù)（分辨率）、采樣率和采樣通道。系統(tǒng)對(duì)A/D 采集的需求有：3 個(gè)以上的通道同步采集，各個(gè)通道的采樣率在0-100KSPS 之間，精度12 位及以上。基于這些需求， 本設(shè)計(jì)中選用AD7656，其性能指標(biāo)如下： （1）輸入通道：支持6 個(gè)通道同步采集；（2） 采樣率：最高可達(dá)250KSPS；（3）采樣位數(shù)： 16Bit。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，最關(guān)鍵的是存儲(chǔ)容量和速度。其中，在存儲(chǔ)容量上， 選用容量大的存儲(chǔ)器時(shí)，必須考慮相應(yīng)的成本，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量增大，成本也會(huì)增加很多。本設(shè)計(jì)中，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求相對(duì)較低，只要求能夠達(dá)到100M 以上；在存儲(chǔ)速度上，不僅要考慮芯片本身擦除、頁(yè)面編寫(xiě)的效率，同時(shí)還與程序算法的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系，其中包括壞塊處理算法設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、扇區(qū)讀寫(xiě)管理算法設(shè)計(jì)等。在高速、實(shí)時(shí)、連續(xù)采集和存儲(chǔ)的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，另一方面要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在本設(shè)計(jì)中，采用的是雙緩沖區(qū)交替存儲(chǔ)模式，在100KSPS 的采樣率下，緩沖區(qū)的大小應(yīng)超過(guò)840 字節(jié)，才能保證采集的數(shù)據(jù)能夠完整地存到Flash 中。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是要具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸三個(gè)功能。其中，在數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)考慮的是采集精度和采集速度，前者主要通過(guò)A/ D 轉(zhuǎn)換芯片的有效位數(shù)來(lái)反映，其精度隨著A/D 轉(zhuǎn)換芯片位數(shù)的升高而升高；而后者主要借助于采樣率來(lái)反映，目前速率最高的A/D 轉(zhuǎn)換芯片已達(dá)到了1.5Gb。選用A/D 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮的是A/D 采樣位數(shù)（分辨率）、采樣率和采樣通道。系統(tǒng)對(duì)A/D 采集的需求有：3 個(gè)以上的通道同步采集，各個(gè)通道的采樣率在0-100KSPS 之間，精度12 位及以上。基于這些需求， 本設(shè)計(jì)中選用AD7656，其性能指標(biāo)如下： （1）輸入通道：支持6 個(gè)通道同步采集；（2） 采樣率：最高可達(dá)250KSPS；（3）采樣位數(shù)： 16Bit。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，最關(guān)鍵的是存儲(chǔ)容量和速度。其中，在存儲(chǔ)容量上， 選用容量大的存儲(chǔ)器時(shí)，必須考慮相應(yīng)的成本，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量增大，成本也會(huì)增加很多。本設(shè)計(jì)中，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求相對(duì)較低，只要求能夠達(dá)到100M 以上；在存儲(chǔ)速度上，不僅要考慮芯片本身擦除、頁(yè)面編寫(xiě)的效率，同時(shí)還與程序算法的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系，其中包括壞塊處理算法設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、扇區(qū)讀寫(xiě)管理算法設(shè)計(jì)等。在高速、實(shí)時(shí)、連續(xù)采集和存儲(chǔ)的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，另一方面要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在本設(shè)計(jì)中，采用的是雙緩沖區(qū)交替存儲(chǔ)模式，在100KSPS 的采樣率下，緩沖區(qū)的大小應(yīng)超過(guò)840 字節(jié)，才能保證采集的數(shù)據(jù)能夠完整地存到Flash 中。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是要具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸三個(gè)功能。其中，在數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)考慮的是采集精度和采集速度，前者主要通過(guò)A/ D 轉(zhuǎn)換芯片的有效位數(shù)來(lái)反映，其精度隨著A/D 轉(zhuǎn)換芯片位數(shù)的升高而升高；而后者主要借助于采樣率來(lái)反映，目前速率最高的A/D 轉(zhuǎn)換芯片已達(dá)到了1.5Gb。選用A/D 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮的是A/D 采樣位數(shù)（分辨率）、采樣率和采樣通道。系統(tǒng)對(duì)A/D 采集的需求有：3 個(gè)以上的通道同步采集，各個(gè)通道的采樣率在0-100KSPS 之間，精度12 位及以上。基于這些需求， 本設(shè)計(jì)中選用AD7656，其性能指標(biāo)如下： （1）輸入通道：支持6 個(gè)通道同步采集；（2） 采樣率：最高可達(dá)250KSPS；（3）采樣位數(shù)： 16Bit。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，最關(guān)鍵的是存儲(chǔ)容量和速度。其中，在存儲(chǔ)容量上， 選用容量大的存儲(chǔ)器時(shí)，必須考慮相應(yīng)的成本，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量增大，成本也會(huì)增加很多。本設(shè)計(jì)中，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求相對(duì)較低，只要求能夠達(dá)到100M 以上；在存儲(chǔ)速度上，不僅要考慮芯片本身擦除、頁(yè)面編寫(xiě)的效率，同時(shí)還與程序算法的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系，其中包括壞塊處理算法設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、扇區(qū)讀寫(xiě)管理算法設(shè)計(jì)等。在高速、實(shí)時(shí)、連續(xù)采集和存儲(chǔ)的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，另一方面要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在本設(shè)計(jì)中，采用的是雙緩沖區(qū)交替存儲(chǔ)模式，在100KSPS 的采樣率下，緩沖區(qū)的大小應(yīng)超過(guò)840 字節(jié)，才能保證采集的數(shù)據(jù)能夠完整地存到Flash 中。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，最關(guān)鍵的是存儲(chǔ)容量和速度。其中，在存儲(chǔ)容量上， 選用容量大的存儲(chǔ)器時(shí)，必須考慮相應(yīng)的成本，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量增大，成本也會(huì)增加很多。本設(shè)計(jì)中，對(duì)存儲(chǔ)容量的要求相對(duì)較低，只要求能夠達(dá)到100M 以上；在存儲(chǔ)速度上，不僅要考慮芯片本身擦除、頁(yè)面編寫(xiě)的效率，同時(shí)還與程序算法的設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系，其中包括壞塊處理算法設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、扇區(qū)讀寫(xiě)管理算法設(shè)計(jì)等。在高速、實(shí)時(shí)、連續(xù)采集和存儲(chǔ)的情況下，一方面要求系統(tǒng)不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，另一方面要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，在本設(shè)計(jì)中，采用的是雙緩沖區(qū)交替存儲(chǔ)模式，在100KSPS 的采樣率下，緩沖區(qū)的大小應(yīng)超過(guò)840 字節(jié)，才能保證采集的數(shù)據(jù)能夠完整地存到Flash 中。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)一般是在脫機(jī)狀態(tài)下使用的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后再回收存儲(chǔ)器, 由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息。盡管無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，但在后續(xù)的數(shù)據(jù)讀取和處理過(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)使得232、485 串口通信無(wú)法滿(mǎn)足速度上的實(shí)際需求，而通用串行總線USB 憑借其即插即用、熱拔插以及高傳輸速率的特性成為了設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

(1) 微處理器

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心部分就是微處理器和USB 控制器，在二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的快速通信，從而使PC 機(jī)獲取采集到的數(shù)據(jù)。目前，世界上的微處理器已經(jīng)超過(guò)了千余種，按照數(shù)據(jù)總線的寬度主要?jiǎng)澐殖?span>8 位、16 位、32 位三類(lèi)。本研究中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，結(jié)合其實(shí)際需要選擇基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的STM32 系列32 位處理器。STM32 系列微處理器性能優(yōu)異、功耗超低，集成度高，擁有復(fù)位電路、精確的RC 振蕩器等，并提供豐富的外設(shè)和USB 接口，便于進(jìn)行USB 開(kāi)發(fā)，并且還免費(fèi)提供簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)工具。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

（2）A/D 芯片

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

盡管STM32F103ZE 自帶三個(gè)同步的ADC，支持21 通道采集，但最多只能做到3 通道同步采集，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此本設(shè)計(jì)中選用美國(guó)ADI 公司生產(chǎn)的16 位的逐次逼近(SAR) 型A/D 芯片AD7656。AD7656 內(nèi)部含有6 個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換速率達(dá)250KSPS，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3us, 支持6 個(gè)通道同步采集，并且內(nèi)置低噪聲、寬帶采樣保持放大器(T ／ H)， 可來(lái)處理輸入頻率高達(dá)4.5MHz 的信號(hào), 可以與微處理器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 連接，把多個(gè)ADC 連接到單個(gè)串行接口上。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

（3）外圍存儲(chǔ)器

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

Flash 存儲(chǔ)器有容量大、低功耗、易擦除等特點(diǎn)，Flash 存儲(chǔ)器按其底層技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為NAND 和NOR 兩大類(lèi)，由于數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)存儲(chǔ)的速度有很高的要求，基于本系統(tǒng)容量、成本、硬件設(shè)計(jì)等方面的考慮，主要選用Nand Flash 存儲(chǔ)器K9F1G08UOB，它共有1024 塊，64 頁(yè)， 共132K 字節(jié)，總存儲(chǔ)容量為1GB+32MB， 存儲(chǔ)器每頁(yè)有64 字節(jié)的冗余字節(jié)。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

（4）USB 控制電路

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

STM32 的MCU 自帶符合USB2.0 全速設(shè)備技術(shù)規(guī)范的通信連接的USB 從控制器。USB 從控制器提供STM32F103 和USB 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口，PC 主機(jī)和微處理器STM32 之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)共享一專(zhuān)用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)完成，而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以被USB 外設(shè)直接訪問(wèn)。當(dāng)USB 模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)寫(xiě)控制寄存器可以將USB 置于低功耗模式，此時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流；當(dāng)需要USB 工作時(shí)，可以通過(guò)對(duì)USB 線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測(cè)，在低功耗模式下喚醒USB。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

本系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)基本功能，這三部分在系統(tǒng)軟件的監(jiān)控和任務(wù)調(diào)度下協(xié)同運(yùn)行。首先，在數(shù)據(jù)采集部分，當(dāng)檢測(cè)到有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，打開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)中斷處理部分主要完成6 個(gè)通道同步各采集一個(gè)點(diǎn)的工作流程，當(dāng)達(dá)到采集時(shí)間后，關(guān)閉定時(shí)器，即停止A/D 轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)時(shí)存儲(chǔ)部分，由于系統(tǒng)在不間斷地進(jìn)行信號(hào)采集，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，否則將會(huì)丟失數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)不完整。存儲(chǔ)過(guò)程采用雙緩沖區(qū)模式。最后，在USB 通信部分， USB 控制器通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的16 位寄存器實(shí)現(xiàn)端口與專(zhuān)用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)檢測(cè)到USB 有中斷請(qǐng)求時(shí)，在所有的數(shù)據(jù)傳輸完成后，如果需要，則根據(jù)傳輸?shù)姆较颍?發(fā)送或接收適當(dāng)?shù)奈帐址纸M，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，USB 控制器將觸發(fā)與端點(diǎn)相關(guān)的中斷，通過(guò)讀狀態(tài)寄存器或者利用不同的中斷來(lái)處理。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程主要是，系統(tǒng)上電之后先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后通過(guò)上位機(jī)設(shè)定相應(yīng)的采集時(shí)間，當(dāng)采集速率比較高時(shí)，相應(yīng)的采集時(shí)間應(yīng)相應(yīng)短一些。若Flash 為空，通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，若Flash 不為空，用戶(hù)可以通過(guò)USB 口從上位機(jī)讀取Flash 中的文件，也通過(guò)外部按鍵對(duì)Flash 進(jìn)行清空。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的采集時(shí)間之后，停止A/D 轉(zhuǎn)換，用戶(hù)可以采用USB 電纜線將系統(tǒng)連接到PC 機(jī)，通過(guò)USB 口讀取Flash 中的數(shù)據(jù)文件。而在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的過(guò)程中，是不允許接入USB 的。

3 結(jié)論

本研究對(duì)基于STM32 的高精度、大容量、多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究，介紹了系統(tǒng)的主要功能需求以及系統(tǒng)相應(yīng)芯片的選擇與特點(diǎn)，硬件中采集、存儲(chǔ)、通信傳輸以及必要的外圍電路，軟件采集、存儲(chǔ)和通信的整體工作流程，以期能夠?yàn)閿?shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 郭紅英, 高雁. 多通道同步數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2012,02:23-25.

本研究對(duì)基于STM32 的高精度、大容量、多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究，介紹了系統(tǒng)的主要功能需求以及系統(tǒng)相應(yīng)芯片的選擇與特點(diǎn)，硬件中采集、存儲(chǔ)、通信傳輸以及必要的外圍電路，軟件采集、存儲(chǔ)和通信的整體工作流程，以期能夠?yàn)閿?shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 郭紅英, 高雁. 多通道同步數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2012,02:23-25.

【參考文獻(xiàn)】

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[1] 郭紅英, 高雁. 多通道同步數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2012,02:23-25.

[2] 王靜宜. 多通道大容量高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 中北大學(xué),2014.

[3] 張旭, 亓學(xué)廣, 李世光, 芮昱, 邱彪. 基于STM32 電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子測(cè)量技術(shù),2010,11:90-93

[3] 張旭, 亓學(xué)廣, 李世光, 芮昱, 邱彪. 基于STM32 電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子測(cè)量技術(shù),2010,11:90-93