一种基于STC15的U盘实时海量数据采集系统设计

00 pF～0.02μF的独石或者高频瓷片电容。电容C3和C4用于外部电源退耦，C3是容量为0.1μF的独石或者高频瓷片电容。晶振Y1用于时钟振荡电路，USB—HOST主机方式要求时钟频率比较准确，晶振Y1的频率为12 MHz±0.4‰。振荡电容C6、C7是可选的，根据晶振Y1的特性选择，容量在0～22 pF。

1.2.3 CH376软件设计

系统利用单片机将片内A/D转换器采集到的数据通过CH376存入U盘中需要完成三件事：

第一是要完成单片机读写CH376，由于CH376是以硬件并行总线的方式与单片机连接的，单片机读写CH376就不需要用I/O模拟时序了，确定CH376的命令端口地址和数据端口地址后，直接向命令端口地址写入相应命令，向数据端口地址写入相应数据即完成了写入操作。读操作时也只需要将命令端口或数据端口的值直接赋给一个变量，单片机读取的状态或数据就保存在该变量中了。

第二是操作沁恒公司提供的FILE SYS文件系统库，通过移植、裁减该文件系统库，在U盘中创建一个EXCEL格式的文件ZYZ_ADC.XLS，这是系统软件设计的核心所在。具体步骤是：首先单片机发送CMD_SET_USB_MODE命令设置CH376工作在主机模式下，然后调用FILE SYS文件系统库中的CH376DiskConnect函数等待U盘连接，U盘可以由CH376自动检测并产生中断通知，也可以由单片机定时发送命令检测。U盘连接成功后，在进行操作之前必须由单片机发送CMD_DISK_MOUNT进行初始化，并检测磁盘是否准备就绪，确认磁盘准备就绪后，调用文件系统库函数CH376FileOpen，打开磁盘中已经创建好的文件，如果该文件不存在，则调用文件系统库函数CH376FileCreate并在磁盘中创建一个新的文件，设定其参数为“/ZYZ_ADC.XLS”即完成了在U盘中创建了一个名为ZYZ_ADC.XLS的EXCEL格式文件。另外，文件创建成功后为方便向文件中添加数据，还需要将该文件移置到U盘中所有已有文件的末尾，可调用文件系统库函数CH376ByteLocate，设定参数为0xFFFFFFFF即可移动该文件至所有文件之后。以上一切准备就绪后就可以向文件中写入数据了，最后就是保存文件并更新文件长度，涉及到的文件库函数是CH376GetFileSize。在U盘中创建EXCEL文件的软件流程图如图3所示。

第三是向已创建的EXCEL文件中写入A/D采集数据和时钟芯片中的日期、时间信息。系统软件是将EXCEL文件中的所有已采集的数据以字符形式存储的，因此对于采集的电压、日期、时间等二进制数据要转换成字符串形式。另外，EXCEL文件中的数据信息是以单元格的形式存储的，即每一次采集的数据存储在一个单元格中，因此在调用sprintf函数时，将采集的数据信息写入EXCEL文件时用“\t”切换单元格，比如将采集的日期、时间、单元信息分别显示在3个不同的单元格中的函数格式为：

2 系统测试结果

为了验证上述系统能否完成将A/D采集来的海量数据信息存入U盘中创建的EXCEL文件中，选用了2 GB的金士顿U盘作为测试对象，系统上电后插上U盘，即可看到CH376模块中USB读写指示灯变亮并且U盘指示灯闪烁数下，这表明U盘读写成功。然后，按下数据采集控制开关，可以看到U盘指示灯开始不停地闪烁，表示数据采集正在进行中，通过串口调试软件的打印窗口如图4所示，可以清楚地看到文件创建成功，数据写入文件的详细过程。

图4中File size=1表示创建了一个新文件，其大小为1 K，下面即是不停地向文件中写入日期、时间、电压等采集信息。待系统运行一段时间后取下U盘，将U盘重新插在PC上即可在U盘中发现一个新建的名为ZYZ_ADC.XLS的文件，打开该文件，如图5所示，可以看到系统采集到的日期、时间、电压等采样信息完整地存在于该文件中。

结语

本文提出的基于STC15系列单片机和CH376的实时海量数据采集系统设计方案中，由于CH376内置了文件系统，使单片机的操作更为方便，单片机只需要发送命令和数据就可以在U盘中创建文件、读写数据。因此开发人员用简便的方法就可以实现利用U盘存储A/D转换器采集来的海量数据，该方案设计简单而且数据存储能力强大，能够存储海量数据，具有一定的实用价值。