本地大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)系統(tǒng).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目本地大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)系統(tǒng)英文題LocalGreatDataMemorySystem學(xué)生姓名專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)指導(dǎo)教師二零零六年六月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要1I摘要本研究的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)具有大容量的本地存儲(chǔ)系統(tǒng)，容量大于64MB以上，可以實(shí)現(xiàn)熱插拔，要求通信引腳少，功耗低，使用方便，類似于常用的U盤，便于攜帶。本設(shè)計(jì)采用MSP430F149單片機(jī)作為核心芯片，配以SMARTMEDIA卡作為存儲(chǔ)卡，電源電路部分用TPS76033芯片，復(fù)位電路部分使用MAX809STR芯片。將單片機(jī)，存儲(chǔ)卡，復(fù)位電路，電源電路構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，這就是該設(shè)計(jì)的硬件部分。軟件部分使用分時(shí)復(fù)用技術(shù)巧妙地分配存儲(chǔ)陣列的地址，這樣就解決了讀，寫，擦除時(shí)遇到的I/O輸入輸出端口不夠用的問題。經(jīng)過研究，使用以上硬件完全可以達(dá)到本地存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)量的目的，并且有功好耗低，體積小，處理速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)使得存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式變的靈活多樣，解決了一般方法擴(kuò)充方法所達(dá)不到的海量存儲(chǔ)的效果。該設(shè)備可以應(yīng)用在多方面，提高了人民的生活質(zhì)量。關(guān)鍵詞MPS430F149單片機(jī)；SMARTMEDIA卡；存儲(chǔ)陣列畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要IIAbstractThisresearchgoalisdesignsonetohavethelargecapacitylocalmemorysystem,thecapacityisbiggerthanabove64MB,mayrealizeinsertshotlypullsout,therequestcorrespondencepinarefew,thepowerlossislow,theeasytooperate,issimilartothecommonlyusedUplate,isadvantageousforcarries.ThisdesignusesMSP430F149monolithicintegratedcircuittotakethecorechip,matchesbytheSMARTMEDIAcardtookthememorycard,thepowercircuitpartwithTPS76033chip,repositionstheelectriccircuitparttouseMAX809STRchip.Themonolithicintegratedcircuit,thememorycard,repositionstheelectriccircuit,thepowercircuitconstitutesacompletesystem,thisisthisdesignhardwarepart.Thesoftwarepartusetimesharingmultiplyingtechnologyassignsthememoryarrayingeniouslytheaddress,likethissolvedread,writes,whencleaningmetI/Oinputtheoutputportinsufficientquestion.Aftertheresearch,usesabovehardwaredefinitelytobepossibletoachievelocalsavesthegreatdataquantitythegoal,andactivesconsumeslowly,thevolumeissmall,processingspeedquickandsoonmanymerits.Thisdesigncausesthestoreddatumthewaytochangenimblediverse,hassolvedthemassmemoryeffectwhichthegeneralmethodexpansionmethodcouldnotachieve.Thisequipmentmayapplyinvariously,improvedpeoplesqualityoflife.KeywordsMPS430F149monolithicintegratedcircuit；SMARTMEDIAcard；Memoryarray畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄III目錄1緒論.12整體硬件模塊.23硬件介紹.33.1系統(tǒng)描述.33.2MSP430F149單片機(jī)相關(guān)論述.33.2.1概述.33.2.2MSP430F149單片機(jī)的引腳及功能53.2.3MSP430149的端口.83.3SMARTMEDIA卡相關(guān)論述113.3.1SMARTMEDIA管腳定義123.3.2SMARTMEDIA的存儲(chǔ)陣列的組織方式133.3.3SMARTMEDIA卡的操作模式143.3.4SMARTMEDIA卡的操作命令163.3.5讀操作163.3.6寫操作173.3.7擦除操作183.3.8電源電路193.3.9復(fù)位電路.203.3.10硬件圖214軟件設(shè)計(jì).224.1控制線模擬.224.1.1端口初始化224.1.2ALE控制線的模擬.224.1.3CLE控制線的模擬.234.1.4WE控制線的模擬.234.1.5RE控制線的模擬.244.1.6CE控制線的模擬.244.2讀操作.254.3寫操作284.4擦除操作31結(jié)論.33致謝.34參考文獻(xiàn).35附錄.36畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒論11緒論單片機(jī)的應(yīng)用面十分廣泛，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是，當(dāng)遇到需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的時(shí)候，片內(nèi)存儲(chǔ)器就顯得微乎其微了。擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器有許多種方法，例如，硬盤，光盤，網(wǎng)絡(luò)，U盤。為什么本次設(shè)計(jì)要做的是類似于U盤的smartmedia存儲(chǔ)卡呢？smartmedia存儲(chǔ)卡的好處不言而喻，首先，它的存儲(chǔ)量不小，大于等于64MB，和存儲(chǔ)量相比較而言，體積卻很小，只是一塊小小的芯片，可以嵌入任何辦公娛樂設(shè)備中。其次，SMARTMEDIA卡與一般芯片在封裝有所不同的是該卡不是采用管腳形式，而是采用金手指的形式，采用這樣的形式使SMARTMEDIA卡在實(shí)際應(yīng)用中能夠非常方便地插拔，從而提高系統(tǒng)使用的靈活性。另外，SMARTMEDIA卡的功耗低，解決了戶外使用頻繁更換電池的麻煩。說了SMARTMEDIA卡的這么多好處，那為什么硬盤，光盤，網(wǎng)絡(luò)不行呢？硬盤具有存儲(chǔ)量大的明顯優(yōu)勢，但是它不能熱插拔，同時(shí)體積太大，又需要經(jīng)常更換電池。光盤即使是可擦除式的也不方便，網(wǎng)絡(luò)呢，存儲(chǔ)量是可以無限擴(kuò)充，但是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有可能被盜取或丟失。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）整體硬件模塊22整體硬件模塊整個(gè)系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)進(jìn)行控制，配以SMARTMEDIA卡進(jìn)行存儲(chǔ)，電源電路部分采用TPS70633芯片，復(fù)位電路部分采用MSP430F149芯片。把電源電路輸出的3.3伏電壓送到整個(gè)系統(tǒng)中所有需要供電的部分。復(fù)位電路中RST的輸出端與MSP430F149單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸入端相連。MSP430F149單片機(jī)的控制線和I/O輸入輸出端口與SMARTMEDIA卡相連。硬件整體模塊如下所示。整個(gè)系統(tǒng)中MSP430F149與SMARTMEDIA卡的關(guān)系是最重要的，讀，寫，擦除，操作就發(fā)生在這里。MSP430F149SMARTMEDIA卡（K9S1208V0M）WEREALECECLEI/O0I/O7Tps70633MAX809STRRSTGTAJ畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）硬件介紹33硬件介紹3.1系統(tǒng)描述在一些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，即需要將數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的服務(wù)器，也需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)，進(jìn)行本地存儲(chǔ)的好處是可以將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地再處理，也可以作為數(shù)據(jù)的備份。由于很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量比較大，因此對(duì)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量就有較高的要求，一般EPROM或者FLASHDE的容量達(dá)不到，而采用SMARTMEDIA卡就能很好解決問題。SMARTMEDIA卡具有以下特點(diǎn)：容量大。一般目前的SMARTMEDIA卡容量是64MB或者128MB，將來也許能達(dá)到更大的容量。處理靈活。SMARTMEDIA卡既可以通過單片機(jī)進(jìn)行操作（讀，寫，擦除），也可以使用第三方提供的單獨(dú)的SMARTMEDIA讀寫器進(jìn)行操作，給系統(tǒng)增加操作的靈活性，加上SMARTMEDIA是采用座子的形式，SMARTMEDIA可以實(shí)現(xiàn)熱插拔進(jìn)一步增加系統(tǒng)處理的靈活性。接口簡單。SMARTMEIA卡采用的是地址線和數(shù)據(jù)線復(fù)用的方式，也就是通過往SMARTMEDIA卡發(fā)不同的命令來完成相應(yīng)的操作，并且它的地址數(shù)據(jù)是通過發(fā)不同的字節(jié)數(shù)（不同的SMARTMEDIA卡有不同字節(jié)的地址數(shù)）來完成尋址操作的。這樣SMARTMEDIA卡與單片機(jī)的接口非常簡單，同時(shí)也滿足相同的硬件系統(tǒng)支持不同的容量的SMARTMEDIA卡，而不必因?yàn)椴煌萘康腟MARTMEDIA卡要進(jìn)行不同的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。基于以上特點(diǎn)，采用SMARTMEDIA卡來作為存儲(chǔ)介質(zhì)。本設(shè)計(jì)介紹的大數(shù)據(jù)量本地存儲(chǔ)系統(tǒng)選用三星公司的K9S1208V0M-SSB0來作為存儲(chǔ)器，K9S1208V0M-SSB0是容量為64MB的SMARTMEDI，該系統(tǒng)的單片機(jī)采用MSP430F149，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)大數(shù)據(jù)量采集存儲(chǔ)的應(yīng)用場合，也適合低功耗的應(yīng)用場合。下面分別介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。3.2MSP430F149單片機(jī)相關(guān)論述3.2.1概述MSP430F149單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器，它根據(jù)不同的應(yīng)用提供不同的具體型號(hào)的單片機(jī)，以滿足不同用戶的需求。它具有16位RSIC結(jié)構(gòu)，CPU中的16個(gè)寄存器和常數(shù)產(chǎn)生器使MSP430微控制器能達(dá)到最高的代碼效率。單片機(jī)采用不同的時(shí)鐘源工作可以使器件滿足不同的功耗要求，適當(dāng)選擇時(shí)鐘源，可以讓器件的功耗達(dá)到最小，滿足一些采用電池供電的系統(tǒng)。當(dāng)器件處于低功耗的模式下，數(shù)字控制的振蕩器（DCO）可以使器件從低功耗的模式下迅速喚醒，能夠在少于6s的時(shí)間從低功耗模式轉(zhuǎn)到激活模式。MSP430F149單片機(jī)具有豐富的外設(shè)，且功耗很低，有非常廣闊的應(yīng)用范圍，它畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）硬件介紹4所屬的MSP430F1XX系列主要有以下特點(diǎn)。低電壓，超低功好耗。MSP430F149單片機(jī)在1.8V-3.6V的電壓，1MHz的時(shí)鐘頻率下運(yùn)行，耗電電流在0.1A-400A之間，這個(gè)和不同的工作模式有關(guān)。MSP430F149單片機(jī)有16個(gè)中斷源，并且可以嵌套使用，使用中斷請(qǐng)求將CPU從低功耗模式下喚醒只要6s的時(shí)間，這樣就可以編寫出時(shí)實(shí)時(shí)性很高的程序。根據(jù)具體的處理情況可以將CPU處于功耗模式，在需要的時(shí)候通過中斷來喚醒CPU，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗要求。強(qiáng)大的處理功能。MSP430F149單片機(jī)為16位的RSIC結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式，簡潔的指令，大量的寄存器以及片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以參加多種運(yùn)算，還有高效的查表方法，有較高的處理速度，在8MHz晶體下運(yùn)算能力達(dá)到1MIPS（每秒鐘運(yùn)算100萬條指令），是傳統(tǒng)51單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。這些特點(diǎn)使該系列單片機(jī)采用C語言開發(fā)仍能有很高的效率，從而可以提高開發(fā)的周期，也可以實(shí)現(xiàn)程序的可移植性。系統(tǒng)工作穩(wěn)定MSP430F149單片機(jī)在上電復(fù)位后，首先由DCOCLK啟動(dòng)CPU，保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，同時(shí)也保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。在完成上述工作后軟件可以設(shè)置特定的寄存器的控制位來確定最后的系統(tǒng)工作時(shí)鐘頻率。在CPU運(yùn)行中，如果MCLK發(fā)生故障，DCO會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作，如果程序出錯(cuò)的話，可以通過設(shè)置看門狗來解決。在程序跑飛的時(shí)候，看門狗會(huì)出現(xiàn)溢出的情況這時(shí)看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)重新啟動(dòng)，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。豐富的外設(shè)資源。MSP430F149單片機(jī)根據(jù)不同的型號(hào)提供了不同的外設(shè)資源，主要的外設(shè)資源有定時(shí)器，看門狗比較器，串口，硬件乘法器，ADC模塊和豐富的端口資源，MSP430F149單片機(jī)的定時(shí)器具有捕獲/比較功能，可以用于事件記數(shù)，時(shí)序產(chǎn)生，PWM波形產(chǎn)生等。看門狗可以在程序跑飛的時(shí)候重新啟動(dòng)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。比較器可以進(jìn)行模擬電壓的比較，與定時(shí)器結(jié)合使用可以設(shè)計(jì)成A/D轉(zhuǎn)換器。串口資源可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。硬件乘法器增強(qiáng)了單片機(jī)的運(yùn)算處理能力。集成ADC模塊可以滿足大多數(shù)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用場合，這樣也可以減小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，同時(shí)減小PCB版的面積。豐富的端口資源使單片機(jī)具有更加豐富的接口功能，并且該系列的某些單片機(jī)的某些端口還具有中斷功能，進(jìn)一步豐富了中斷資源，也更加有利于寫多任務(wù)操作的程序。由于MSP430F149單片機(jī)有如此豐富的外設(shè)資源，這樣就提供了更多的單片機(jī)解決方案。方便的調(diào)試功能。由于目前的MSP430F149單片機(jī)一般是基于FLASH型的，這樣單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)寫入和擦除，加上MSP430F149單片機(jī)提供了JTAG口，這樣單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)很好的在線調(diào)試仿真功能。通過集成的IDE開發(fā)環(huán)境，使用戶很容易調(diào)試程序。開發(fā)工具能很好支持C語言開發(fā)，這樣能縮短程序開發(fā)的時(shí)間，也保證程序的可移植性。代碼保護(hù)功能。雖然MSP430F149單片機(jī)基本上是FLASH型的，但該系列單片畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）硬件介紹5機(jī)具有代碼保護(hù)功能，通過使用代碼保護(hù)技術(shù)，就可以防止程序被讀出來進(jìn)行拷貝，從而起到保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的作用。MSP430F149單片機(jī)本身具有的特點(diǎn)如下。具有很低的供電電壓。單片機(jī)的供電電壓最低可以低到1.8V，單片機(jī)的供電電壓范圍是1.8V-3.6V。超低的功耗。這是目前其它單片機(jī)沒有的特色。它在休眠的條件下工作的電流只有0.8A就是在2.2V,1MHz條件下工