本地大數據量存儲系統(tǒng).doc

畢業(yè)設計（論文）題目本地大數據量存儲系統(tǒng)英文題LocalGreatDataMemorySystem學生姓名專業(yè)自動化班級指導教師二零零六年六月畢業(yè)設計（論文）摘要1I摘要本研究的目的是設計一個具有大容量的本地存儲系統(tǒng)，容量大于64MB以上，可以實現熱插拔，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。本設計采用MSP430F149單片機作為核心芯片，配以SMARTMEDIA卡作為存儲卡，電源電路部分用TPS76033芯片，復位電路部分使用MAX809STR芯片。將單片機，存儲卡，復位電路，電源電路構成一個完整的系統(tǒng)，這就是該設計的硬件部分。軟件部分使用分時復用技術巧妙地分配存儲陣列的地址，這樣就解決了讀，寫，擦除時遇到的I/O輸入輸出端口不夠用的問題。經過研究，使用以上硬件完全可以達到本地存儲大數據量的目的，并且有功好耗低，體積小，處理速度快等諸多優(yōu)點。該設計使得存儲數據的方式變的靈活多樣，解決了一般方法擴充方法所達不到的海量存儲的效果。該設備可以應用在多方面，提高了人民的生活質量。關鍵詞MPS430F149單片機；SMARTMEDIA卡；存儲陣列畢業(yè)設計（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)設計（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單片機相關論述.33.2.1概述.33.2.2MSP430F149單片機的引腳及功能53.2.3MSP430149的端口.83.3SMARTMEDIA卡相關論述113.3.1SMARTMEDIA管腳定義123.3.2SMARTMEDIA的存儲陣列的組織方式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復位電路.203.3.10硬件圖214軟件設計.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結論.33致謝.34參考文獻.35附錄.36畢業(yè)設計（論文）緒論11緒論單片機的應用面十分廣泛，它具有很多優(yōu)點，但是，當遇到需要存儲大量數據的時候，片內存儲器就顯得微乎其微了。擴展片外存儲器有許多種方法，例如，硬盤，光盤，網絡，U盤。為什么本次設計要做的是類似于U盤的smartmedia存儲卡呢？smartmedia存儲卡的好處不言而喻，首先，它的存儲量不小，大于等于64MB，和存儲量相比較而言，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卡在實際應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，網絡不行呢？硬盤具有存儲量大的明顯優(yōu)勢，但是它不能熱插拔，同時體積太大，又需要經常更換電池。光盤即使是可擦除式的也不方便，網絡呢，存儲量是可以無限擴充，但是存儲的數據有可能被盜取或丟失。畢業(yè)設計（論文）整體硬件模塊22整體硬件模塊整個系統(tǒng)采用MSP430F149單片機進行控制，配以SMARTMEDIA卡進行存儲，電源電路部分采用TPS70633芯片，復位電路部分采用MSP430F149芯片。把電源電路輸出的3.3伏電壓送到整個系統(tǒng)中所有需要供電的部分。復位電路中RST的輸出端與MSP430F149單片機的復位信號輸入端相連。MSP430F149單片機的控制線和I/O輸入輸出端口與SMARTMEDIA卡相連。硬件整體模塊如下所示。整個系統(tǒng)中MSP430F149與SMARTMEDIA卡的關系是最重要的，讀，寫，擦除，操作就發(fā)生在這里。MSP430F149SMARTMEDIA卡（K9S1208V0M）WEREALECECLEI/O0I/O7Tps70633MAX809STRRSTGTAJ畢業(yè)設計（論文）硬件介紹33硬件介紹3.1系統(tǒng)描述在一些數據采集系統(tǒng)中，即需要將數據傳送到相應的服務器，也需要將數據進行本地存儲，進行本地存儲的好處是可以將得到的數據進行本地再處理，也可以作為數據的備份。由于很多數據采集系統(tǒng)采集的數據量比較大，因此對系統(tǒng)的存儲容量就有較高的要求，一般EPROM或者FLASHDE的容量達不到，而采用SMARTMEDIA卡就能很好解決問題。SMARTMEDIA卡具有以下特點：容量大。一般目前的SMARTMEDIA卡容量是64MB或者128MB，將來也許能達到更大的容量。處理靈活。SMARTMEDIA卡既可以通過單片機進行操作（讀，寫，擦除），也可以使用第三方提供的單獨的SMARTMEDIA讀寫器進行操作，給系統(tǒng)增加操作的靈活性，加上SMARTMEDIA是采用座子的形式，SMARTMEDIA可以實現熱插拔進一步增加系統(tǒng)處理的靈活性。接口簡單。SMARTMEIA卡采用的是地址線和數據線復用的方式，也就是通過往SMARTMEDIA卡發(fā)不同的命令來完成相應的操作，并且它的地址數據是通過發(fā)不同的字節(jié)數（不同的SMARTMEDIA卡有不同字節(jié)的地址數）來完成尋址操作的。這樣SMARTMEDIA卡與單片機的接口非常簡單，同時也滿足相同的硬件系統(tǒng)支持不同的容量的SMARTMEDIA卡，而不必因為不同容量的SMARTMEDIA卡要進行不同的硬件系統(tǒng)的設計?；谝陨咸攸c，采用SMARTMEDIA卡來作為存儲介質。本設計介紹的大數據量本地存儲系統(tǒng)選用三星公司的K9S1208V0M-SSB0來作為存儲器，K9S1208V0M-SSB0是容量為64MB的SMARTMEDI，該系統(tǒng)的單片機采用MSP430F149，系統(tǒng)的設計主要針對大數據量采集存儲的應用場合，也適合低功耗的應用場合。下面分別介紹系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。3.2MSP430F149單片機相關論述3.2.1概述MSP430F149單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，它根據不同的應用提供不同的具體型號的單片機，以滿足不同用戶的需求。它具有16位RSIC結構，CPU中的16個寄存器和常數產生器使MSP430微控制器能達到最高的代碼效率。單片機采用不同的時鐘源工作可以使器件滿足不同的功耗要求，適當選擇時鐘源，可以讓器件的功耗達到最小，滿足一些采用電池供電的系統(tǒng)。當器件處于低功耗的模式下，數字控制的振蕩器（DCO）可以使器件從低功耗的模式下迅速喚醒，能夠在少于6s的時間從低功耗模式轉到激活模式。MSP430F149單片機具有豐富的外設，且功耗很低，有非常廣闊的應用范圍，它畢業(yè)設計（論文）硬件介紹4所屬的MSP430F1XX系列主要有以下特點。低電壓，超低功好耗。MSP430F149單片機在1.8V-3.6V的電壓，1MHz的時鐘頻率下運行，耗電電流在0.1A-400A之間，這個和不同的工作模式有關。MSP430F149單片機有16個中斷源，并且可以嵌套使用，使用中斷請求將CPU從低功耗模式下喚醒只要6s的時間，這樣就可以編寫出時實時性很高的程序。根據具體的處理情況可以將CPU處于功耗模式，在需要的時候通過中斷來喚醒CPU，從而實現系統(tǒng)的低功耗要求。強大的處理功能。MSP430F149單片機為16位的RSIC結構，具有豐富的尋址方式，簡潔的指令，大量的寄存器以及片內的數據存儲器都可以參加多種運算，還有高效的查表方法，有較高的處理速度，在8MHz晶體下運算能力達到1MIPS（每秒鐘運算100萬條指令），是傳統(tǒng)51單片機遠遠達不到的。這些特點使該系列單片機采用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，也可以實現程序的可移植性。系統(tǒng)工作穩(wěn)定MSP430F149單片機在上電復位后，首先由DCOCLK啟動CPU，保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，同時也保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。在完成上述工作后軟件可以設置特定的寄存器的控制位來確定最后的系統(tǒng)工作時鐘頻率。在CPU運行中，如果MCLK發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作，如果程序出錯的話，可以通過設置看門狗來解決。在程序跑飛的時候，看門狗會出現溢出的情況這時看門狗產生復位信號，使系統(tǒng)重新啟動，從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。豐富的外設資源。MSP430F149單片機根據不同的型號提供了不同的外設資源，主要的外設資源有定時器，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單片機的定時器具有捕獲/比較功能，可以用于事件記數，時序產生，PWM波形產生等?？撮T狗可以在程序跑飛的時候重新啟動系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。比較器可以進行模擬電壓的比較，與定時器結合使用可以設計成A/D轉換器。串口資源可以實現多機通信。硬件乘法器增強了單片機的運算處理能力。集成ADC模塊可以滿足大多數的數據采集應用場合，這樣也可以減小系統(tǒng)設計的復雜度，同時減小PCB版的面積。豐富的端口資源使單片機具有更加豐富的接口功能，并且該系列的某些單片機的某些端口還具有中斷功能，進一步豐富了中斷資源，也更加有利于寫多任務操作的程序。由于MSP430F149單片機有如此豐富的外設資源，這樣就提供了更多的單片機解決方案。方便的調試功能。由于目前的MSP430F149單片機一般是基于FLASH型的，這樣單片機可以實現寫入和擦除，加上MSP430F149單片機提供了JTAG口，這樣單片機就能實現很好的在線調試仿真功能。通過集成的IDE開發(fā)環(huán)境，使用戶很容易調試程序。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)的時間，也保證程序的可移植性。代碼保護功能。雖然MSP430F149單片機基本上是FLASH型的，但該系列單片畢業(yè)設計（論文）硬件介紹5機具有代碼保護功能，通過使用代碼保護技術，就可以防止程序被讀出來進行拷貝，從而起到保護知識產權的作用。MSP430F149單片機本身具有的特點如下。具有很低的供電電壓。單片機的供電電壓最低可以低到1.8V，單片機的供電電壓范圍是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