船舶气象仪数据存储板的设计与实现.pdf

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1、机械管理开发总第139期MANAGEMENTANDDEVELoPMENTTotalof1392014年第3期No．32014设计试验船舶气象仪数据存储板的设计与实现初伟先。，籍艳。，王直干(1．山东省海洋环境监测技术重点实验室，2．山东省科学院海洋仪器仪表研究所，3．国家海洋监测设备工程技术中心，山东青岛266001；4．沪东中华造船(集团)有限公司，上海200129)摘要：早期的船舶气象仪无数据存储功能，于是对其进行适应性改进，研制了数据存储板，用于存储来自气象仪内部CAN总线上的气象参数。从总体设计、硬件设计、软件设计等方面阐述了数据存储板的研制过

2、程。测试证明，该数据存储板稳定可靠，应用效果良好。关键词：船舶气象仪；CAN总线；数据存储中图分类号：U666．135文献标识码：A文章编号：1003—773X(2014)03—0009—02引言要符合船舶气象仪内部板件接口要求，而原有的内部船舶气象仪是船舶导航系统的重要设备之一，利板件间采用CAN总线通信，因此数据处理板的通信单用其自身的传感器，能实时测量出船舶所经过海域的元也要符合CAN总线通信要求。风速、风向、温度、湿度、气压、能见度、降雨量等2数据存储板的硬件电路设计气象要素，为船舶的安全航行和抛锚停泊提供数据支2．1主处理器的选型及外围电路设

3、计持。但是，早期的船舶气象仪只能实时显示数据，没本设计的主处理器是采用ARM920T内核的有存储功能，无法提供数据查询。而船舶气象仪各种$3C2440A微处理器，该微处理器是三星公司推出的传感器测得的气象参数是重要的海洋气象水文数据，16／32位RISC微处理器，工作主频达N203MHz。芯片对我国观测和研究海洋环境、开发和利用海洋资源有内部聚集成有丰富的系统外围设备控制器，包含串行着非常重要的意义。为此，本设计对船舶气象仪进行接口及SD卡控制器。了改进，研制了数据存储板，用于气象要素数据的存在外围电路设计时，$3C2440A使用12MHz的有储与查询

4、。源晶振。由于S3C2440A只有16kB的Cache／SRAM，所1数据存储板的总体设计以为满足系统需求，外部扩展有16M的Flash和2片8从功能要求角度考虑，数据存储板由主处理器、M的SDRAM。Flash存储器在系统中通常用于存放程序数据存储单元、通信单元三部分组成。代码，系统上电或复位后，从Flash中获取指令并开始主处理器是数据存储板的控制核心，控制着数据执行。因此，将存有程序代码的Flash存储器配置到存储单元和通信单元，负责数据的处理以及响应外部Bank0，并将2片SDRAM并联连接，构建成32位的的数据查询；数据存储单元负责数据的最终

5、存储；通SDRAM存储系统。信单元负责与气象仪内部板件之间的通信。由于本设2．2数据存储单元的电路设计计属于对船舶气象仪的改进，研制的数据存储板要需数据存储单元选用SD(SecureDigitalMemoryCard)卡作为存储卡。其具有大容量、高性能、安全收稿日期：2014—04—18等多种特点。SD卡的技术是在MultiMedia卡基金项目：国家高技术研究与发展计划(863计划)项目(2012(MMC)基础上发展而来的，接口除了保留MMC卡AA091801)，山东省自然基金(ZR2012DL11)的7针外，还在两边各加了l针，作为数据线。第一作者简

6、介：初伟先(1981一)，男，山东招远人，工程师，研究方向：海洋仪器研究与应用在进行电路设计时，SD卡设计选用BUS接口模jElL械曹埋升发jxglkfbjb@126．corn．10．第29卷式。该模式下SD卡最高传输速率可达100Mbps。工作据变量的初始化。当接收到气象仪内部板件CAN总线在该模式下，SD卡通过DATA0～DATA3分别进行串行上发送的气象参数时，将数据存入SD卡。当接收到数据双向传输，支持4线读／写，其中SD卡的时钟线CAN总线上的数据查询命令时，从SD卡中读取相关数(CLK)、数据线(DAT0～DAT3)、命令线据，通过CAN总

7、线发送相应的气象参数。(CMD)分别连接到主控制器芯片$3C2440A~I脚的时钟控制器SDCLK、数据收发器SDDATA0～SDDATA3、命令收发控制器SDCMD。2．3通信单元的电路设计原有的船舶气象仪内部板件间没计采用CAN总线通信方式，为了保证新设计的数据存储板与其他原有的板件能够正常通信，数据存储板也采用CAN总线接口。通信单元采用了CAN总线控制芯片SJA1000，该芯片支持的总线数据波特率均可达1Mbps；可访问32位的寄存器和RAM；芯片设计有全局验收过滤器，可识别几乎所有总线的1l位和29位RxJ(~识符；设计有验收过滤器，为用户选

8、择的标准标识符提供了FullCANStyle自动接收功能。CAN总线驱动器的硬件设计原理图如图