基于单片机 USB 接口的数据采集存储电路的设计
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最适当的选择了。 CYGNAL 公司的 C8051F320 SOC 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 FLASH RAM 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 （代理商：聚兴科技）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。
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 DATA flash 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 1KB USB 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。
