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工业数据采集、存储技术是嵌入式领域里常常需要研究的学科之一。传统的工业数据采集、存储方案主要有两种:一是采用专用的不掉电的专用存储器芯片,二是通过计算机的串行口将数据转移至PC上存储。然而现代化的工业现场往往需要采集大容量的移动数据以便带至实验室进行二次数据分析,显然上述两种传统的数据采集、存储方案均不能满足要求(方案一数据存储量有限,方案二数据移动性差),本文鉴于以上方案的不足提出了一种新的工业大容量数据存储、处理方法:采用大容量U盘存储、Internet远程访问的方案来处理现代工业现场的数据。很显然,U盘存储解决了数据容量问题,Internet远程访问解决了数据的移动处理问题。
U盘存储数据的提出源自于嵌入式USB接口芯片CH376的普及应用,CH376是南京沁恒公司推出的一款u盘文件管理控制芯片,用于单片机或嵌入式系统读写U盘中的文件。CH376支持USB设备方式和USB主机方式,并且内置了USB通讯协议的基本固件,内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件,内置了FAT文件系统的管理固件,支持常用的USB存储设备。因此有了CH376这款USB接口芯片后,即可轻松实现将工业中采集到的各种海量数据信息通过CH376存储在大容量的U盘中。
Internet远程访问工业现场数据的实现则归功于嵌入式TCP/IP技术和以太网控制芯片ENC28J60。通过USB接口芯片CH376、以太网控制芯片ENC28J60和单片机共建硬件平台并移植经典嵌入式TCP/IP协议栈---uIP协议栈,即可构想设计出一个嵌入式WEB服务器:实现由WEB服务器管理U盘中采集而来的海量数据。
针对上述理论构想和可行性方案的论述,本文提出了关于“大容量移动存储及网络应用研究”的课题,并通过具体实例工程的实现和论文的撰写最终完成了课题的研究内容。通过总结,本次论文主要做了以下几个方面的工作:
首先,介绍了关于“大容量移动存储及网络应用研究”课题的研究背景及意义,主要是分析了传统工业数据采集、存储方案的不足,然后结合USB接口技术和嵌入式Internet技术,提出了~种新的工业数据采集、存储解决方案:“利用单片机把传感器采集到的数据信息通过CH376存放在大容量U盘中,同时通过ENC28J60将数据采集系统接入互联网,远程通过PC机或其他具有上网功能的移动终端以网页的形式访问U盘中的海量数据信息”。
其次,在提出了论文研究课题的具体工程实现方案后,本文对课题研究过程中所涉及的两种技术:嵌入式USB接口技术和嵌入式TCP/IP协议实现技术,作了大量的理论分析,U盘存储部分中的理论知识包括USBMass-Storage海量存类协议和U盘文件系统,远程访问部分则主要分析了嵌入式TCP/IP模型结构并介绍如何移植uIP协议栈。
接下来,文章根据课题的研究需要搭建了工程实例的硬件平台,并针对各个模块电路给出了具体的原理图并设计了PCB,其中具体电路包括:电源电路,单片机电路,外扩存储器电路,传感器信号放大电路,CH376U盘读写模块电路,ENC28J60以太网访问模块电路,以及串口调试模块电路。
最后,文章给出了实现课题研究内容的软件代码,并就软件的详细实现过程进行了深刻地剖析,特别是利用CH376芯片实现在U盘中创建文件的具体细节和移植uIP协议栈搭建小型嵌入式WEB服务器详细过程,并最终通过了程序的调试,调试结果表明,本文提出的关于工业大容量数据的存储、访问方案可行,从而完成了课题关于“大容量移动存储及网络应用研究"的研究工作。
U盘存储数据的提出源自于嵌入式USB接口芯片CH376的普及应用,CH376是南京沁恒公司推出的一款u盘文件管理控制芯片,用于单片机或嵌入式系统读写U盘中的文件。CH376支持USB设备方式和USB主机方式,并且内置了USB通讯协议的基本固件,内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件,内置了FAT文件系统的管理固件,支持常用的USB存储设备。因此有了CH376这款USB接口芯片后,即可轻松实现将工业中采集到的各种海量数据信息通过CH376存储在大容量的U盘中。
Internet远程访问工业现场数据的实现则归功于嵌入式TCP/IP技术和以太网控制芯片ENC28J60。通过USB接口芯片CH376、以太网控制芯片ENC28J60和单片机共建硬件平台并移植经典嵌入式TCP/IP协议栈---uIP协议栈,即可构想设计出一个嵌入式WEB服务器:实现由WEB服务器管理U盘中采集而来的海量数据。
针对上述理论构想和可行性方案的论述,本文提出了关于“大容量移动存储及网络应用研究”的课题,并通过具体实例工程的实现和论文的撰写最终完成了课题的研究内容。通过总结,本次论文主要做了以下几个方面的工作:
首先,介绍了关于“大容量移动存储及网络应用研究”课题的研究背景及意义,主要是分析了传统工业数据采集、存储方案的不足,然后结合USB接口技术和嵌入式Internet技术,提出了~种新的工业数据采集、存储解决方案:“利用单片机把传感器采集到的数据信息通过CH376存放在大容量U盘中,同时通过ENC28J60将数据采集系统接入互联网,远程通过PC机或其他具有上网功能的移动终端以网页的形式访问U盘中的海量数据信息”。
其次,在提出了论文研究课题的具体工程实现方案后,本文对课题研究过程中所涉及的两种技术:嵌入式USB接口技术和嵌入式TCP/IP协议实现技术,作了大量的理论分析,U盘存储部分中的理论知识包括USBMass-Storage海量存类协议和U盘文件系统,远程访问部分则主要分析了嵌入式TCP/IP模型结构并介绍如何移植uIP协议栈。
接下来,文章根据课题的研究需要搭建了工程实例的硬件平台,并针对各个模块电路给出了具体的原理图并设计了PCB,其中具体电路包括:电源电路,单片机电路,外扩存储器电路,传感器信号放大电路,CH376U盘读写模块电路,ENC28J60以太网访问模块电路,以及串口调试模块电路。
最后,文章给出了实现课题研究内容的软件代码,并就软件的详细实现过程进行了深刻地剖析,特别是利用CH376芯片实现在U盘中创建文件的具体细节和移植uIP协议栈搭建小型嵌入式WEB服务器详细过程,并最终通过了程序的调试,调试结果表明,本文提出的关于工业大容量数据的存储、访问方案可行,从而完成了课题关于“大容量移动存储及网络应用研究"的研究工作。