EPRO PR6423/010-030、PR6423/010-010
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在一些特殊的工业场合，有时需要将传感器的信号不断的实时采集和存储起来，并且到一定时间再把数据回放到PC机中进行分析和处理。在工作环境恶劣的情况下采用高性能的单片机和工业级大容量的FLASH存储器的方案恐怕就是***适当的选择了。CYGNAL公司的C8051F320SOC是一种具有8051内核的高性能单片机，运行速度为普通8051的12倍。该芯片内部528字节随机RAM和2048字节XRAM为数据缓冲和程序运行提供了充足的空间。更受欢迎的是它的串行扩展功能为当前的各种串行芯片和外部设备接口的扩展提供了极大的方便。高速的SPI硬件接口与串行FLASHRAM的无缝连接大大简化了电路板布线，而片内自带的USB接口功能使数据的存储和回放变得十分简单和快捷。在USB接口协议的支持下，使这个采集存储电路的数据回放过程简单到了极点。
本文给出的是用于大型光伏系统运行状态监测的数据采集存储电路，由于采用表面贴片工艺制作，整个电路板的宽度仅为18毫米，就像使用U盘一样方便。
采集电路硬
件部分
电路的硬件结构
本系统采用了CYGNAL公司的C8051F320芯片和ATMEL公司的AT45DB321C存储芯片作为控制和存储的主要芯片。图1是信号采集系统的采集及存储系统框图。
基于USB数据采集及存储系统框图
图1基于USB数据采集及存储系统框图
从图1中可见，在采集过程中，传感器的输入模拟信号经可变增益放大器放大后送至C8051F320，经过ADC转换为数字信号。单片机片外有8个45DB321C芯片组成了一个32MB的Dataflash存储器，采集到的数据不断地通过SPI接口传送到45DB321C芯片中存储。
与其他型号芯片相比,C8051F320带有USB接口，片内的USB功能控制模块符合USB2.0规范，可在全速或低速下运行，并具有1KBUSB缓存、集成收发器，无需外部电阻。可以与PC机即插即用。当需要数据时，可将采集存储电路从现场取回，通过USB接口回放到PC机中，在LabVEIW平台上进行波形显示和数据分析处理。
8051F320与45DB321C的硬件接口
系统中C8051F320与45DB321CI采用SPI单主多从机的方式通信。引脚NSS作为从机选择线，选择存储芯片，低电平有效；SCK作为串行外设接口发送和接收数据的同步时钟信号；RDY/BUZ作为判断设备不忙或准备接收新的指令操作的信号线；SO、SI作为数据传输线。
本系统设计上考虑使用8片45DB321C芯片，***大容量达32MB,通过片选CS1~CS8分别连到各45DB321C的CS端。时钟SCK只对被选中的45DB321有效。本系统使用多片Flash芯片的设计除了提供充足的存储空间之外，还解决了一个关键问题，就是借鉴硬盘领域RAID技术的思路，通过对4片一组的Flash顺序操作实现一个基本的并行加速，解决了Flash写入速度过慢的问题，大大提高了存储性能。
具体电路如图2所示，其中8片存储器的SPI采用级联只画出一片，各自的CS片选信号由74HC138译码给出。
单片机与FLASH存储器的接口电路
图2单片机与FLASH存储器的接口电路
采集电路的程序软件
采集电路的程序是指固化在C8051F320中的程序，采用c语言编写，由主程序模块、ADC数据采集、Flash数据存储和USB通信四部分组成。
主程序和ADC数据采集
主程序主要完成系统初始化状态指示操作控制和参数设置启动A/D转换等。
ADC数据采集程序将来自传感器的模拟信号转换成数字信号的。本系统中，ADC的转换是通过Timer2的自动溢出来触发的，而采集的速率可以事先通过上位机设置。
Flash数据存储程序
C8051F320芯片与Flash存储器的通信采用SPI接口方式，数据传输率为12MHz(位/秒)。本设计中，C8051F320工作在SPI主机模式，SPI总线的数据传输都将由C8051F320发起。首先对SPI相关SFRSPI0CFG寄存器和SPI0CN寄存器进行配置，使其工作在3线主模式12MHz。通信时首先用GPIO引脚来选择相应的Flash从器件，随后通过读取SPIDAT来进行读写操作。在使用Flash芯片进行读写操作时，首先要确定Flash存储器的状态。可通过写入D7H命令，读取状态寄存器判断设备是否Ready或处于Bus
y状态。确定状态后，可根据数据手册中的命令格式进行相关的读写以及擦除操作。
USB通信程序
固件编程是USB设备开发过程里的主要工作。固件的主要任务是初始化单片机和外设，发送USB请求，响应主机的标准设备请求。根据设备的功能分类完成各种数据交换请求。初始化编程主要完成USB控制器的初始化、端点初始化，交叉开关和I/O口初始化、系统时钟设置，控制器使能。初始化后，USB设备可随时插入主机中，主机将遵循USB协议对设备进行识别和初始化。主机识别到设备之后对设备进行配置，调用相应的驱动程序，配上上位机软件进行相关通信操作。
NACHI FG10-373-20
NACHI UM870C
Nachi UM887A
NACHI UM860A
NACHI UM870B
NACHI UM802C
NACHI N80-PC NIA8-0015-A NIA8
Nachi AR52
NACHI UM887A
NACHI DUY222 S/H/V R2/B/R1 AXIS
Nachi UM116-10
NACHI FJK2005A
NACHI UM870A
Nachi UM-837A #3311
Nachi 11-02122017
NACHI UM124B
Nachi BUXL111
NACHI UM098B
Nachi BUXL111 #3363
NACHI UM801D
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NACHI FJK7002A
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Nachi UM880A
NACHI UM801D IMEP-ROM
NACHI AUXL111C AUXL111
NACHI N80-PC UM858
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NACHI FJK2005A
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NACHI PSUA60B
NACHI UM807C
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NACHI RTC001A
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Nachi SS-G03-***-R-C115-E21
NACHI UM880B UM880-10 AR-52
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NACHI UM-316A UM316A
Nachi FJK2005#5731
NACHIEDA-PD1-NWZ-D2-11
NACHI CUXL111B-AO
NACHI UM840
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NACHI UM803A MEC-40V-0 CARD MEC-40V
NACHI UM842 N80-MP2
NACHI UM873C
NACHI UM 119 B #3265 (20) UM119B
NACHI UM 127 A #3266 (20) UM127A 机器人控制板
NACHI UM 860-1 #3269 (3) UM860-1 机器人控制板
NACHI UM 836 C #3272 (2) UM836C 机器人控制板
NACHI S-G01-A3X-GRZ-D2-32 电磁阀
NACHI S-G01-A3X-GRZ-D2-32#970 电磁阀
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NACHI S-G01-C6S-GRZ-D2-9390A 电磁阀
NACHI SA-G01-C5-C1-11 SAG01C5C111 电磁阀
HCS EKB-04
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Allen Bradley AB 1336F-A010-AN-EN-HCS1-L5
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MECS 0F250 WAFER HANDLER
MECS UTC800 机器人控制器
MECS UTC100
MECS UTX 1010
MECS YC505
MECS OFH3000-001
MECS TUTVF2500H
MECS AL100
MECS CS-7000
MECS CYBEQ UTC100 UTC-100 机器人控制器
Sieb & Meyer 26.36.2 电源
Sieb & Meyer 21.35.01.32A 自动化模块
Sieb & Meyer CSS91 主轴处理器
Sieb & Meyer 26.39.27
Sieb & Meyer 26.45.3 自动化电源模块
Sieb & Meyer 26.45.26 直流伺服模块
Sieb & Meyer 26.45.32 电源模块
Sieb & Meyer 26.36.015.11 伺服放大器模块
Sieb & Meyer 26.39.27 REV 3
Sieb & Meyer 26.44.29
Sieb & Meyer 44.01.7D
Sieb & Meyer 26-44-18CC
Sieb & Meyer 26.36.2 26.37.04A2
Sieb & Meyer 21.35.02.4
Sieb & Meyer 26.36.3
Sieb & Meyer 26.36.37
Sieb & Meyer 26.36.16 电路板
Sieb & Meyer 26.39.058.2 伺服板
Sieb & Meyer CSS91 43.11.03 主轴处理器
Sieb & Meyer K-258958 2.1 26.39.058
Sieb & Meyer 26.36.12 伺服放大器模块
Sieb & Meyer 26.36.16 TYPE M5 伺服放大器模块
Sieb & Meyer 26.36.15 TYPE M3 电源模块
Sieb & Meyer 26.36.55 26-36-55 驱动器模块
Sieb & Meyer 26.37.05A2 伺服驱动控制
Sieb & Meyer 26.39.27 263927 交流伺服驱动模块
Sieb & Meyer 26.39.5 电源模块
Sieb & Meyer 26.44.26 TYPE M3 伺服驱动速度控制器
Sieb & Meyer 26.44.29
Sieb & Meyer 26.50.65H 电源模块
Sieb & Meyer AFS K260482-23 R-SERVO-2.1
Sieb & Meyer CSS90 #15235 主轴处理器
Sieb & Meyer CSS90 # K256961
Sieb & Meyer CSS 90 # K2569959 43.01.06A CSS90 主轴输出板
Sieb & Meyer CSS90 43.01.05.2 电路板
Sieb & Meyer CSS91 处理器模块
Sieb & Meyer 79034 25-44-25C 伺服控制器
DENGENSHA PMU-0531-3 #22738 逆变器板
DENGENSHA PMU-0531-1 #23132 逆变器板
DENGENSHA PCC-0275 电路板
DENGENSHA PF-0482 电路板
DENGENSHA PHF-0329-1S 电路板
DENGENSHA PT-0328-1 电路板
DENGENSHA PFI-0533-3-SK3A
DENGENSHA DGN-2 DGN2 电路板
MURR ELEKTRONIK POWER SUPPLY MCS40
MURR ELEKTRONIK POWER SUPPLY MCS20
Mazak System Board D65UB002740
Shimadzu TMP 2001-LME 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-2203 LM 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3403LMTC 3620-00486 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMC-K1 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMEC-K1 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMC-A1 3620-00145 真空涡轮泵
Shimadzu TMP2003LM-C 涡轮泵
Shimadzu TMP-3403LMC 3620-00454 Shimadzu
Shimadzu TMP-3403LMTC 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3403LMC 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMC-K1 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMC-K1 VG300 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-3203LMEC-K1 真空涡轮泵
Shimadzu TMP-H3603LMC-A1
Shimadzu EI-3203MD 涡轮泵控制器
Shimadzu TMP 3403LMC (A2) 涡轮分子泵
Shimadzu TMP 280-L 真空涡轮泵
Shimadzu EI-3203MD TMP-3203LMEC 涡轮泵控制器
ShImadzu EI-D1103M 涡轮泵控制器
Shimadzu TMC-3202LMC-K1 真空涡轮泵
Shimadzu EI-D3603M 轮泵控制器
Shimadzu TMP-3203LMC-A1 涡轮泵
Shimadzu EI-3203MD 涡轮泵控制器
Shimadzu EI-3203MD-A1 涡轮泵控制器
Shimadzu EI-3203MD 涡轮泵控制器
Shimadzu 280-L 真空涡轮泵
Shimadzu TMP 280-L 涡轮泵
Shimadzu TMP-303LM 303-LM
Shimadzu EI-3203MD 涡轮泵控制器
Shimadzu EL-281 涡轮泵电源
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Shimadzu EI-3203MD 涡轮泵控制器
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Shimadzu TMP-203M 涡轮分子泵
Shimadzu TMP-280-L 涡轮分子泵
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SAFT-123-PAC
Reliance 57C330
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