基于嵌入式DSP系统的数据记录与分析

摘要 嵌入式DSP系统上电后启动工作，断电后停止，数据丢失。而在许多场合，如系统故障时，希望系统能对其工作过程中产生的状态和数据信息进行记录，以便于事后分析。为解决该问题，文中从硬件和软件两方面详细叙述了在DSP系统中利用电可擦除存储器AT28C010进行数据记录与提取分析的设计方案。为系统试验的事后分析与故障定位提供了数据支持，且该记录方式灵活简便、电路规模小，具有较好的工程应用价值。

嵌入式DSP系统因其高速、灵活、低功耗的特点，而被广泛用于信号处理及测量技术等领域。其的特性是加电(复位)后启动工作，而断电后停止工作，断电后其工作过程中产生的各种状态和数据信息会丢失。这为系统试验的事后分析和故障定位带来了困难。为解决这一问题，采用Atmel公司的高性能电可擦除存储器AT28C010，设计了一种具有实时记录系统工作状态和数据信息功能的嵌入式DSP系统，同时利用该系统串行口实现所记录数据的下载与分析。

1 AT28C010的功能与工作时序

芯片AT28C010是一款由Atmel公司生产的高性能电可擦除存储器，与同类产品比较，其速度快、功耗低，具有较宽的温度范围，符合军用质量等级。有望在工业、军用领域得到广泛应用。

1.1 AT28C010的主要性能指标

容量为128×8 kbit;可重复读写次数为100 000次;数据存储时间为10年;可在120 ns内完成数据的读取;快速的写周期为支持页写操作，可在10 ms内完成1～128 bit的写操作;低功耗工作电流为80 mA;数据保护能有效防止误写操作。

AT28C010的电路原理框图如图1所示。

1.2 AT28C010的读写时序

芯片AT28C010的读写操作与静态RAM相同，无需外加任何元器件，其读时序图如图2所示。

芯片AT28C010的一个字写周期可由

信号或

信号控制。由

信号控制的字写过程时序如图3所示。

同时该芯片具有页写功能，允许在一个写周期内向芯片写入1～128 bit，页写过程与字写过程类似，但在一个页写周期，字节间的写入操作时间间隔需150μs，且保证地址总线A7～A16的值不变。

2 系统组成原理

2.1 硬件实现

图4以TMS320F2407为例，芯片AT28C010在DSP系统中的应用框图。由于TMS320F2407为16位DSP应用系统，所以采用两片AT28C010构成16位存储器。

为防止DSP访问冲突，将DSP的地址总线A15与控制总线通过逻辑控制电路与AT28C010的片选信号、写使能或输出使能相连，控制AT28C010的读写，以保证AT28C010选中时，DSP的地址总线A15为高电平。

AT28C010的地址总线共17位，存储空间为128 kB，通常将其低地址线A0～A14与DSP低地址线A0～A14对应相连，高地址线A16、A15可与DSP的控制信号相连，通过对其的不同赋值，将AT8C010的存储空间分为4个区，每个区32 kB。如在实际运用中所需的记录空间较小，则可将AT28C010的地址线A16、A15接地或接+5 V，并设为固定地址。

以图4为例，AT28C010的具体地址分配如表1所示。

2.2 软件实现

在进行软件编写前需详细定义该系统在任务执行过程中所需记录数据的类型、特性、记录周期、所需存储量的大小以及具体的地址分配等。同时，根据需求设计数据存储格式。

例如，要求以DSP上电为一次记录的开始，AT28C010需至少保持3次完整的记录数据，每次数据记录空间要求>30 kB，需每隔20 ms记录DSP的PA、PB口状态值和1路A/D采样值。

需求分析：为满足上述要求，将记录空间分为4个区域，每个区32 kB，具体划分如表1所示。分析要求记录的数据，DSP的PA、PB口状态值共16位，可组合为一个字，A/D采集值为10位，单独记录为一个字，因此周期性记录的数据2个字即可满足。同时，需记录当前数据块的区域号，用于分辨当前记录区域，此为一次性记录数据。因此可设定区域1用于记录一次性数据，区域2、区域3、区域4用于记录周期性数据，并存储最新的3次数据。

实现过程：在每次DSP上电时读取区域1中存储的当前记录数据块区域号，其为上次记录的数据，当计算出数据后，存入该地址，根据该值设置AT28C010高地址线A16、A15，将地址映射到当前记录区域，并对其清0。打开20 ms定时器中断，在定时器中断服务程序中将表示DSP的PA、PB口状态值，A/D采集值的两个字写入相应地址，20 ms的时间间隔满足AT28C010页写操作间隔10 ms的要求。

3 存储数据的提取与分析

数据的提取与分析是建立在对要记录数据在软件需求说明中进行详细定义基础上的。数据的提取有两种方法：通过系统串口或存储器的通用编程器。

在产品完成任务且无损坏的情况下，通过串口将产品与PC机连接，按照事先设计好的通信协议进行记录数据的下载，且在数据下载时，可根据需求将数据处理