低成本的U盘数据采集器设计

3 系统软件设计
如图5所示，C8051F340单片机主程序需要首先完成单片机I／O引脚的设置与相关寄存器配置，然后读取P4口用户输入控制指令，并根据用户指令设置A／D转换器参数，接着初始化CH375通信端口，进而初始化CH375芯片及其程序库。紧接着检查U盘是否插入，以及插入的U盘是否准备就绪。一旦U盘准备就绪，就在U盘新建文本文件格式的数据采集文件，然后打开文件，并使文件指针指向文件尾部以方便后面写入采集数据。所有准备工作完成，就可以启动A／D转换器。如果采样数据达到U盘1个扇区512字节，那么就可以将采样数据一次性写入U盘的1个扇区中。这里需要注意两点。第一，U盘读写可以字节为单位也可以块为单位，以字节为单位需要频繁访问U盘，从而导致U盘存储速度下降，使用寿命缩短，而以U盘1个扇区的512字节为单位读写U盘则可以很好地解决这个问题；另外，为了实现不间断实时采样，在设计数据的采集和存储时采用了“乒乓制”，即在单片机开辟了A、B两个512字节的RAM存储区，而A、B两个存储区分别交替完成存储采样数据和将采样数据搬移到U盘中的任务，相互独立工作，互不干扰，有效地解决了存储数据与搬移数据可能出现的冲突。第二，A／D转换器采集到的数据不是真实的电压值，而只是真实电压值与参考电压相比的相对值，因此为了今后对采样值分析方便，还需要计算出真实采样电压值，并将数字转换为字符后再存储到U盘采样数据文件中。

C8051F340单片机通过CH375访问U盘是系统软件的核心部分，在实现这部分功能的程序中使用了南京沁恒电子有限公司开发的CH375HF5．LIB库函数。这里以系统插入U盘，向U盘写入512字节数据，然后拔出的过程为例，简单介绍单片机访问CH375的程序流程。
系统初始化成功后，调用xQueryInterrupt()函数查询CH375中断并更新中断状态，等待U盘插入。U盘插入后，经过一段延时，系统调用CH375DiskReady()函数查询U盘是否准备就绪。U盘一旦就绪，系统调用mCopyCodeStringToIRAM()和CH375FileCreate()函数，在U盘根目录新建采样数据文件，并调用CH375FileOpen()函数打开文件，接着使用语句

mCmdParam．ByteLocate．mByteOffset=Oxffffffff使文件指针指向文件的尾部，以方便后面添加采样数据。如果已完成512字节采样数据的采集，则调用CH375FileWriteX()函数，实现U盘一个扇区的写操作。写操作完毕后，需要利用下列4个语句：
mCmdParam．Modify．mFileAttr=Oxff
mCmdParam．Modify．mFileTime=MAKE_FILE_TIME()
mCmdParam．Modify．mFileDate=MAKE_FILE_DATE()
mCmdParam．Modify．mFileSize=0xffffffff
对文件属性、时间、日期、长度等参数进行修改，然后调用CH375FileModify()函数完成对上述4个文件属性的更新。最后系统调用CH375FileClose()函数关闭文件，调用xQueryInterrupt()函数查询CH375中断并更新中断状态，等待U盘拔出，从而最终完成对U盘的访问。

结语
本文设计的数据采集器利用高度集成的C8051F340处理器实现了数据A／D转换和系统控制，利用CH375实现了采集器的USB主机功能，从而使采集的数据能以FAT32文件系统格式直接存储到U盘中。该采集器数据收集方便，便于计算机分析，同时仅有C8051F340和CH375两个主要器件，结构简单，工作稳定，只有名片大小，成本不足50元(不包括U盘)，已成功应用于工业现场。