基于嵌入式DSP系統(tǒng)的數據記錄與分析

摘要 嵌入式DSP系統(tǒng)上電后啟動工作，斷電后停止，數據丟失。而在許多場合，如系統(tǒng)故障時，希望系統(tǒng)能對其工作過程中產生的狀態(tài)和數據信息進行記錄，以便于事后分析。為解決該問題，文中從硬件和軟件兩方面詳細敘述了在DSP系統(tǒng)中利用電可擦除存儲器AT28C010進行數據記錄與提取分析的設計方案。為系統(tǒng)試驗的事后分析與故障定位提供了數據支持，且該記錄方式靈活簡便、電路規(guī)模小，具有較好的工程應用價值。

嵌入式DSP系統(tǒng)因其高速、靈活、低功耗的特點，而被廣泛用于信號處理及測量技術等領域。其的特性是加電(復位)后啟動工作，而斷電后停止工作，斷電后其工作過程中產生的各種狀態(tài)和數據信息會丟失。這為系統(tǒng)試驗的事后分析和故障定位帶來了困難。為解決這一問題，采用Atmel公司的高性能電可擦除存儲器AT28C010，設計了一種具有實時記錄系統(tǒng)工作狀態(tài)和數據信息功能的嵌入式DSP系統(tǒng)，同時利用該系統(tǒng)串行口實現所記錄數據的下載與分析。

1 AT28C010的功能與工作時序

芯片AT28C010是一款由Atmel公司生產的高性能電可擦除存儲器，與同類產品比較，其速度快、功耗低，具有較寬的溫度范圍，符合軍用質量等級。有望在工業(yè)、軍用領域得到廣泛應用。

1.1 AT28C010的主要性能指標

容量為128×8 kbit;可重復讀寫次數為100 000次;數據存儲時間為10年;可在120 ns內完成數據的讀取;快速的寫周期為支持頁寫操作，可在10 ms內完成1～128 bit的寫操作;低功耗工作電流為80 mA;數據保護能有效防止誤寫操作。

AT28C010的電路原理框圖如圖1所示。

1.2 AT28C010的讀寫時序

芯片AT28C010的讀寫操作與靜態(tài)RAM相同，無需外加任何元器件，其讀時序圖如圖2所示。

芯片AT28C010的一個字寫周期可由

信號或

信號控制。由

信號控制的字寫過程時序如圖3所示。

同時該芯片具有頁寫功能，允許在一個寫周期內向芯片寫入1～128 bit，頁寫過程與字寫過程類似，但在一個頁寫周期，字節(jié)間的寫入操作時間間隔需150μs，且保證地址總線A7～A16的值不變。

2 系統(tǒng)組成原理

2.1 硬件實現

圖4以TMS320F2407為例，芯片AT28C010在DSP系統(tǒng)中的應用框圖。由于TMS320F2407為16位DSP應用系統(tǒng)，所以采用兩片AT28C010構成16位存儲器。

為防止DSP訪問沖突，將DSP的地址總線A15與控制總線通過邏輯控制電路與AT28C010的片選信號、寫使能或輸出使能相連，控制AT28C010的讀寫，以保證AT28C010選中時，DSP的地址總線A15為高電平。

AT28C010的地址總線共17位，存儲空間為128 kB，通常將其低地址線A0～A14與DSP低地址線A0～A14對應相連，高地址線A16、A15可與DSP的控制信號相連，通過對其的不同賦值，將AT8C010的存儲空間分為4個區(qū)，每個區(qū)32 kB。如在實際運用中所需的記錄空間較小，則可將AT28C010的地址線A16、A15接地或接+5 V，并設為固定地址。

以圖4為例，AT28C010的具體地址分配如表1所示。

2.2 軟件實現

在進行軟件編寫前需詳細定義該系統(tǒng)在任務執(zhí)行過程中所需記錄數據的類型、特性、記錄周期、所需存儲量的大小以及具體的地址分配等。同時，根據需求設計數據存儲格式。

例如，要求以DSP上電為一次記錄的開始，AT28C010需至少保持3次完整的記錄數據，每次數據記錄空間要求>30 kB，需每隔20 ms記錄DSP的PA、PB口狀態(tài)值和1路A/D采樣值。

需求分析：為滿足上述要求，將記錄空間分為4個區(qū)域，每個區(qū)32 kB，具體劃分如表1所示。分析要求記錄的數據，DSP的PA、PB口狀態(tài)值共16位，可組合為一個字，A/D采集值為10位，單獨記錄為一個字，因此周期性記錄的數據2個字即可滿足。同時，需記錄當前數據塊的區(qū)域號，用于分辨當前記錄區(qū)域，此為一次性記錄數據。因此可設定區(qū)域1用于記錄一次性數據，區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4用于記錄周期性數據，并存儲最新的3次數據。

實現過程：在每次DSP上電時讀取區(qū)域1中存儲的當前記錄數據塊區(qū)域號，其為上次記錄的數據，當計算出數據后，存入該地址，根據該值設置AT28C010高地址線A16、A15，將地址映射到當前記錄區(qū)域，并對其清0。打開20 ms定時器中斷，在定時器中斷服務程序中將表示DSP的PA、PB口狀態(tài)值，A/D采集值的兩個字寫入相應地址，20 ms的時間間隔滿足AT28C010頁寫操作間隔10 ms的要求。

3 存儲數據的提取與分析

數據的提取與分析是建立在對要記錄數據在軟件需求說明中進行詳細定義基礎上的。數據的提取有兩種方法：通過系統(tǒng)串口或存儲器的通用編程器。