基于CH的塔机安全监控系统数据转储技术

基于CH375的塔机安全监控系统数据转储技术李东博，殷晨波，缪彬彬（南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009）摘要：在塔机安全监控系统中，所采集数据的转储与分析是重要的环节之一。介绍了一种以USB接口芯片CH375为核心,U盘为存储介质的数据转存技术,给出了该系统硬软件的具体实现。现场应用表明，该方案具有成本低、方法简单、便于操作、可靠性高等特点，实现对128M片上存储数据进行一次性转储。关键词：塔机，数据转储，CH375，USB，U盘DatatransmissiontechnologybasedonCH375forTowerCranesafetymonitoringandcontrolsystemLIDong-bo，YINChen-bo，MIAOBin-bin(SchoolofMechanicalandPowerEngineerofNJUT,Nanjing210009,China)Abstract:IntheTowerCranesafetymonitoringandcontrolsystem,datatransmissionandanalysisisaimportantpart.Introduceadatatransmissiontechnologywiththeflashdiskasthestoragemedia,whichUSBinterfacechipCH375iscore.Thesystemofsoftwareandhardwareispresentedindetailandprospectismade.Thefaultdataisstoredthattheschemefeatureslowcosts,simplemethod,operatedeasily,goodreliabilityandthistechnologyhasbeenappliedtothelocomotivefaultrecordersuccessfully.Keywords:TowerCrane,datatransmission,CH375，MicroControllerUnit，USBflashdisk在塔机安全检测中,为了更好地管理和分析数据信息,常常需要把采集到的数据上传到计算机,因此需要两者之间进行通讯。由于塔机安全监控系统是安装于塔机上传统的方式是基于一犯接口的串行通信,这种方式依赖于计算机环境,给数据的传输带来很大的不便。基于的接口盘读写方案,把盘作为中间数据的传输介质,克服了对计算机的依赖,可以方便快捷的传输数据。盘在数据采集系统中的最大优点是它具有良好的通用性、方便、廉价同时,它的抗震性和稳定性也使得在特殊环境中的数据存储更加可靠。塔机安全监控系统总体结构塔机安全监控系统的整体结构如图1所示。系统是要实时采集起吊重量、力矩、回转角、吊壁位移、限位等运行数据，在此基础上实时判别是否超限，作出报警或停机等处理。采集到的数据一方面通过液晶屏在驾驶仓操作台上实时显示，另一方面通过无线通信模块传送到监控中心。它主要由CAN总线、人机接口节点、无线收发模块、起重量检测节点、幅度检测节点、高度检测节点、角度检测节点组成，系统以STC89C516为核心。图1监控系统结构框图CH375芯片简介CH375是一种USB总线的通用接口芯片,可以方便地挂接到单片机的控制总线上。同时,CH375的USB主机方式支持常用的USB全速设备,外部单片机可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通讯。而且,单片机可以直接调用子程序库读写U盘中的文件数据,硬件上只需在原单片机系统中增加一个CH375芯片,综合成本较低。CH375支持全速的USBHOST主机接口,兼容USBV2.0,外围元器件只需要晶体和电容;支持动态切换主机与设备方式;支持常用的12Mb/s全速USB设备;支持USB设备的控制传输、批量传输、中断传输;可自动测USB设备的连接与断开;提供设备连接和断开的事通知。其并行接口包含8位数据总线,4线控制:读选通写选通、片选输入、中断输出。支持5V电源电压和3.3电源电压,CH375芯片还支持低功耗模式。芯片内置电源上电复位电路,一般情况下,不需要外部提供复位其正常工作时需要外部为其提供12MHz的时钟信号。CH375以C语言子程序库提供了USB存储设备的文件级接口,这些应用层接口API包含了常用的文件级操作,可以移植并嵌入到各种常用的单片机程序中。公CH依37伴5弹的U嫂盘禽文件楚级子及程序工库具谨有以眉下特冷性:末支旨持常右用的害FA暴T1吊2、恋FA语T1率6迁和F苍AT贷32异文肥件系字统;度磁演盘容怨量可稻达1截00邪GB涛以墙上;摊支糕持多耀级子蜂目录它;驼支持李8.抽3谎格式握的大耗写字阻母文文件名坝;结支持慢文件钩打开直、新嫂建、形删除蝶、读李写以呆及搜窑索等脚。倘CH找37渡5闭的文训件级魂接口李AP持I恨子程制序需流要大鼻约6独00订字呼节的蓝随机样存储竟器R棵AM者作化为缓馅冲区尝。所躲有A复PI血在类调用状后都物有操榴作状楚态返副回,候但限不一逆定有建应答累数据盈。截CH吃37纵5引凭脚功升能为总：模第1盼管脚允为I骗NT劈#端纵,在套复位谱完成笨后为矛中断些请求醒输出奖,低慌电平征有效岛。泡第2冶管脚怨为R辽ST体I,六外部驴复位认输入娱,高斤电平膜有效的,内竿置下币拉电萄阻。捷第3波,4陵管脚桑为W另R#趟,R封D#陕。膝第5讨管脚功为T主DX但端,宗仅用惯于U纪SB霉主机虽方式鸣,设这备方助式只量支持器并口慎,在洒复位稠期间羊为输宽入引观脚,与内置斥上拉需电阻红,如葵果在匙复位杆期间壁输入揪低电筋平那英么使轰能并秤口,同否则网使能藏串口技,复喊位完何成后宏为串船行数居据输弓出。腿第6醒管脚摆为R躺XD课,为造串行北数据竭输入滔端。捧第7境管脚轧NC狸为空亲脚,衬必须蜻悬空骑处理形。舒第8扛管脚漏A0榆为地条址线让输入悉,区改分命长令口瞧与数摸据口兰,当音A0沟=1思时可葬以写牌命令枝,当薪A0正=0刮时可些以读庄写数电据。饮第1宁0,雷11洒管脚秧为U貌D+霜、U建D-妻,为画US扛B总授线的洋D+怠和D晒-数厉据线肯端。欣第1旗5～缠第2穴2端季为8掏位双佩向数污据总缘线。塘第2揭4管降脚为引AC碎T#域端,多在内撞置固固件的斥US序B设葬备方使式下警US飞B设烂备配心置完师成状傲态输疲出,潜低电障平有抛效。嚷硬件士设计弓系统巡连接渠U盘烘存储穿模块棚，在盲主板脱上预宽留了挺连接侮U盘邻的排澡线接秀口。卖外部污U盘无存储北数据鸦的存挽储内虫容为颂塔机老每次迁工作捷的年厅份、牛日期饲、开驴始时服间、帽结束凉时间摩、开欠始高革度、橡结束遣高度仇、开屈始角尽度、族最大子载重瓜、最载大幅保度、减最大歇力矩急和警史告。鉴当发谢生安罢全事啄故或侍需要批评估面塔机伍的使健用寿萌命时毅，可糖导出灰数据渐进行窑分析广。凑U盘男存储遵模块卖使用面CH报37羽5为博主控勇芯片踩，C海H3窜75温是一虹个U砌SB毁总线雅的通坦用接固口芯炎片，没支持那US弹B-脸HO洗ST败主机藏方式虾和瘦US泼B-踏DE刊VI草CE厉/S拦LA糟VE躲设备摄方式洁。在馒本地卫端，凯CH扭37梅5具嘴有8脚位数挠据总蜘线和距读、印写、番片选桌控制文线以脂及中尽断输引出，辰可以摊方便迅地挂爆接到传单片孝机/存DS辜P/涉MC爱U/匪MP饭U等券控制肌器的澡系统积总线榴上。波在U止SB咳主机别方式颤下，桥CH象37呼5还师提供桶了串扔行通讽讯方缺式，菌通过习串行顷输入脸、串伤行输龄出和耐中断挖输出卖与单丹片/嫂DS昨P/黄MC绑U/药MP喂U打等相沫连接伙。妈CH致37质5的赤US火B主跪机方亏式支明持常它用的纱12算Mb流/s哪全速据US购B设昏备，央外部抹单片源机可撕以通亿过屋CH摇37重5按泳照相脱应的胳U繁SB唐协菠议与他US炮B设可备通彻讯。类CH芳37宽5哲还内罢置了炎处理热M线as掘s-鸭St售or草ag欢e海椅量存稿储设唇备的酸专用瓶通讯晋协议岩的固弃件，脸外部猾单片可悲以直悄接以这扇区耻为基硬本单掌位读碧写常料用的写US探B存省储设招备（糖包括寸US篇B硬品盘/劲US宋B亩闪存描盘/浊U盘羽）。肢其并墙行接蚕口包姓含8钟位数工据总冲线，亦4线醋控制嚼：读娇选通资写选耻通、盏片选愁输入稠、中假断输膛出。辛支持帐5V浩电源配电压营和3逆.3习电源河电压烤，C随H3举75求芯片鸽还支所持低继功耗和模式劫。芯似片内砖置电勉源上婚电复讲位电滤路，颈一般言情况自下，摆不需霸要外泳部提牺供复否位其隙正常送工作土时需劝要外技部为埋其提租供1东2M尤Hz漂的时足钟信设号。北U盘漂存储严模块价的电泳路图离如图辫2亦所示执。朱图融2蔬U却盘存险储模乌块的完电路子图谊CH帽3嘱75务的所TX解D引刃脚通乖过1拖k女Ω费左右扁的下石拉电砖阻接丑地或低者直冻接接丛地，吴使C笨H3饱75胜工亦作于旦并口夏方式塔。电形容C而4用河于C裁H3坟75蹲内育部电葱源节蛋点退霜耦，类C4亿是容轻量为叠0.金01借μ垄F候的独孝石或滩高频喂瓷片援电容陈。电削容C尊5和狼C7阁用于浸外部篮电源姓退耦殖，C罚7是讯容量絮为0喝.1育μ霜F的祥独石症或高博频瓷挥片电暗容。更晶体帖X1毫、电礼容C领1和搭C2供组成和CH歉37糊5的艳时钟盛振荡称电路亿。U派SB备-H垮OS鹊T主琴机方嫂式要浴求时镰钟频轮率比但较准矛确，设X1陷的频宿率为蹈12闲MH哥z椅±唤0.宗4棒‰愉，C槐1和肚C2矩是容泛量约律为1狸5p建F的成独石渐或高却频瓷仆片电星容。毛如果煌电源像上电阳过程抢较慢排并且梨电源柱断电导后放慌电时凭间较寺长，牲将导肺致C武H3对75牛不能茧可靠欢复位拴。所携以在啦RS补TI鼻引脚佛与V减CC例之扇间跨袖接一块个容愧量为赵0.划47纹μ冈F艳的电众容C未3，丑并且泼可以炼减少秀干扰阳。晋在设勾计印敬刷线释路板膨PC渡B拿时，搏需要抹注意言：退吓耦电台容C骂5胜和C备7尽治量靠周近C烦H3渴75爷的秤相连显引脚脂；使尺UD眯+和研UD俭-信降号线圾贴近欣平行四布线绸，尽解量在额两侧爱提供切地线健或者谁覆铜底，减长少来扒自外饶界的萌信号樱干扰麦；尽区量缩干短X扒I和习XO御引脚烧相关听信号火线的不长度贿，减戒少高兄频时郑钟对矩外界侨的干照扰，械并应垂该在千相关芬元器虏件周吐边环咱绕地逝线或波者覆杏铜。而软件准设计蛙CH笼37丝5对贴文件客的读贝写模赠式分腿为扇恐区模况式和锤字节哪模式请。本蛙系统肚选用予速度剩较快倾的扇联区模钥式，动每次离读取违4个库扇区渗数据约，循慈环读滚写至折文件顶结束帆[3拘]恢。盏工作套流程梯如图肠3华所示快。瓣图敞3翠U盘寨程序揉CH远37圾5芯些片占像用两见个地口址位怀，单缠片机而A0睛引脚绢为选蛮择命线令数向据端略口，杰并通钉过8瓦位并本口对担CH稿37搞5芯躬片进避行读袄写，齐所有富操作种命令件都是你由一宵个命献令码算、若垃干个混输入鉴数据政和若为干个誉输出敞数据降组成运，部虎分命屑令不昂需要因输入歪数据泼，部载分命客令没劳有输胶出数猜据樱[4务]瞒。哭单片忘机对盐CH卡37受5的糊操作额步骤碰如下木：莲(1仿)在半A0蛙=1督时向得命令礼端口吵写入竿命令勿代码凭；题(2汽)如刊果该欢命令良具有江输入益数据侮，则狼在A涨0=尘0时温依次纤写入吼输入朽数据殖，每关次一冬个字新节；衣(3堆)如算果该罩命令脂具有黎输出吵数据禾，则后在A灶0=闭0时宽依次疾读取释输出际数据声，每吃次一顾个字逢节；旅(4艰)命务令完逝成，固可以替暂停物或者紧转到暂(1犹)继绕续执床行下山一个摊命令绩。C释H3挖75锯芯片疫专门垂用于妨处理飞US恢B通受信，捞在接镜收到既数据开后或础者发缸送完颜数据锣后，歇CH淡37藏5以剃中断吸方式急通知锅单片疯机进策行处双理。嫂CH屋37添5内撒部中毕断逻商辑图睡如图压4所割示。伪图忙4骗C举H3非75找内部喂中断乌逻辑百图朴单片喜机通拦过C正H3蜘75霸芯片挤接收谜数据粪的处夕理步忠骤如迫下：标(1京)当饼CH害37搅5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