专利名称：单片机控制的硬盘记录方法及其装置的利记博彩app
技术领域：
本发明属于数据处理技术领域，特别涉及数据记录、存储的方法及其装置。
记录仪是将采集到的模拟信号或数字信号进行记录、存储以供分析、研究。数据记录仪器已广泛用于科技、生产、军事、医疗等各种领域中。现有的数据记录仪器大体分为如下几种类型1、磁带记录仪，以日本TEAC公司产品为代表，可在一大盘磁带上记录1-12道的模拟信号，直至把磁带记满为止。这种记录仪体积较大，价格贵，且只限记录模拟信号。
2、计算机数据采集系统，以计算机配置A/D板构成，该系统可以将模拟信号转换为数字信号后进行存储，但需要一整套计算机系统，体积大，价格贵，不利于现场采集。
3、医学上常用的生物信号记录仪包括以下几种1)心电图机、脑电图机、生理记录仪等，该类仪器均是将短时间的模拟信号记录在纸上。
2)动态心电记录器(HOLTER)，该仪器采用磁带能记录1个人24小时的单导心电信号的模拟量，但其记录质量受机械振动的影响。
3)用IC芯片构成HOLTER系统，但由于存储容量不够，故只能作数据压缩或选择记录，不易推广使用。
4)用单片机控制软盘驱动器构成数据记录系统，但目前软盘的存储量最大不过2M，因此记录量小，且体积大，使用不方便。
本发明的目的是为了克服上述记录仪器的不足之处，提出一种单片机控制硬盘的记录方法及其装置，该方法不但能实现大容量的记录和存储，而且能将采集的模拟信号转换成数字信号进行记录和存储，还可以边采集边记录、边实时分析，该装置不但能实现长时间的记录，而且体积小，便于携带。
本发明提出的单片机控制硬盘进行数据记录的方法包括以下步骤1、外界模拟信号经单片机A/D口或外界数字信号经单片机串行通讯口一个字节一个字节地不断地存入单片机的RAM中;
2、当RAM存满数据后，单片机将RAM中的批量数据通过专用接口一次写入硬盘;
3、存储在单片机的EROM中的程序实现对上述两步骤的监控，重复上述两步骤直至将全部数据记录完成。
实现上述方法的装置包括单片机，IDE硬盘，连接所说单片机及硬盘的专用接口。
本发明所述数据记录方法及其装置的工作原理如
图1.图3所示。现结合图分别描述如下图1为单片机控制的硬盘记录方法流程，首先单片机从外界源源不断地获取数据，这些数据可以是模拟信号经过A/D转换后的数字量，也可以是其他计算机向本机串行通讯口发来的数据。单片机每获得一个数据后就将其存入RAM中。这里的RAM容量至少是512字节，一般可扩充到几十KB以上。当RAM存满后，单片机就把缓存在RAM中的批量数据通过专用接口一次写入硬盘，因为硬盘的物理地址是头、柱面、扇区，其数据传送以扇区为单位(一扇区为512字节)，而不能一个字节一个字节地读出或写入，所以数据缓存在RAM中是不可缺少的。上述过程均由固化在EPROM中的程序来进行监控。
图2为本发明实现装置结构示意图。单片机通过专用接口电路与IDE硬盘相连，实现缓存在单片机RAM中的数据存入硬盘。专用接口电路是装置的关键部件，它有两个作用其一，完成数据通道的变换。因为单片机向硬盘发出的命令、参数、数据通过系统数据总线SD送出，并不正好对应流入硬盘的数据总线DD，反过来，硬盘向单片机提供的状态数据通过DD总线送出，也并不正好对应流入单片机的SD总线，因此，在单片机与硬盘之间要进行数据通道的转换。例如16位单片机和硬盘之间传送命令、参数、状态时，必须进行高低8位数据转换，即单片机向硬盘内奇地址寄存器发送的命令、参数，从单片机的高8位数据线SD8-15流出，须转换到硬盘的低8位数据线DD0～7，上述硬盘内奇地址寄存器向单片机提供的状态，从硬盘的低8位数据线DD0～7流出，须转换到单片机的高8位数据线SD8-15上去。8位单片机和硬盘之间传送数据时，必须增加两片8位数据锁存，以提供16位数据双向接口。专用接口的第二个作用是给硬盘提供地址译码CS1FK-，CS3FX-，因为IDE硬盘内寄存标准编址为1f0-1f7，3f6-3f5，它通过CS1FX-，CS3fx，DA0，DA1，DA2五根线在硬盘内译码来实现，所以单片机的16根地址线必须先经过地址译码输出CS1FX-，CS3FX-。如果硬盘内寄存器的标准地址与单片机本身占用的地址有冲突时，专用接口内的地址译码可改动。例如将IFX选中硬盘改为X1FX选中，则硬盘内的1f0-1f7寄存器地址变为，X1f0-X1f7，其中X为1-F。
图3为本发明装置的监控程序流程框图。单片机从外界采集数据，缓存到RAM中，再将数据从RAM写入硬盘，这些过程都必须在监控软件的支持下由单片机来完成，监控软件程序是单片机各种指令的集合。该程序编制好后，固化在单片机的EPROM中。图3是硬盘写操作流程框图，它是整个监控软件的核心部分。硬盘的数据传送采用可编程I/O(PIO)方式，编写BIOS。本发明选用现有IDE硬盘支持的必选命令。用以写盘，即WriteSectorsCoollolLR，L＝1表示加长数据，即一扇区数据后加4字节ECC;R＝1表示允许重试，每写完一扇区后发中断，请求处理。也可选用WriteMulti-ple命令写盘，该命令允许无中断地传送多个扇区，但现有的IDE硬盘不一定支持。IDE硬盘的三个重要参数是磁头数、柱面数、扇区数，它们决定了硬盘的容量。单片机发往硬盘的参数分别不能超过硬盘的最大磁头数，最大柱面数，最大扇区数。在把内存的数据连续写入硬盘的多个扇区时，硬盘的物理地址变化一般是先变扇区号，后变磁头号，再变柱面号，这样可减少磁头的来回移动次数，提高写入速度，且与DOS的记录格式一致，便于形成与DOS兼容的数据文件，也不致于造成硬盘的数据“碎块”以及数据的意外丢失和覆盖。
本发明的这种数据记录方法可将模拟信号转化成数字信号进行记录，存储容量大。由于单片机本身带有CPU，可以对数据边采集，边记录，边实时分析。其实现装置体积小，结构简单，硬软件配置少，功耗低，软件程序直接固化在EPROM中，使装置可靠性高，容易维护，且无需人值守，整个装置可形成专用的大容量便携式数据记录仪。特别适合用于医学上的监护，地震监测以及野外作业等场合。
附图简要说明图1为单片机控制的硬盘记录方法流程图;
图2为本发明实现装置结构示意图;
图3为本发明装置的监控程序框图;
图4为本实施例总体结构原理图;
图5为本实例译码电路图;
图6为本实施例数据通道转换电路图;
本发明提供一种实施例如图4～6所示，结合附图详细描述如下
图4为本实施例总体结构原理图本实施例中的单片机选用MCS-96系列的16位单片机8097BH，时钟12MH，内有8路带采样保持的10位ADC，IDE硬盘选用Conner公司的CP2044，2.5英寸，容量41MB，其参数为柱面数980，每道扇区数17，磁头数5，并有读写(Read/Write)、空闲(Idle)，挂起(Standby)，睡眠(Sleep)四种操作模式以降低功耗，数据缓存RAM选用两片62256，监控EPROM选用两片2764。
因为IDE硬盘为16位数据接口，它在与主CPU进行数据交换时，总是16位数据并入并出，因此这里的主CPU采用16位单片机，以充分利用硬盘的高速数据传输性能，相应地，要求它的外部有储器ROM和EPROM都采用两组，分别完成奇地址的高8位存储和偶地址的低8位存储。由于8097BH单片机的地址线和数据线是公用的(AD0-AD15)，所以采用了两片373完成高低8位地址线锁存，采用了两片245(U4和U5)完成高低8位数据线驱动，以此进行地址线和数据线的分离。附图右下角有8组相同的分立元件群，它们是模拟信号的输入接口，图中还设计了模拟信号进行A/D转换时必需的参考电压Vref。
单片机与硬盘的接口电路是本硬件的关键，首先，它给硬盘提供地址译码输出CS1FX-，CS3FX-，在本系统中将硬盘寄存器地址分配在100-1FFF内，因为在此地址范围内再无其它I/O或存储器，故为硬件简化起见，采用部分译码提供CS1FX-，CS3FX-，硬盘的寄存器地址的仍使用标准地址，具体译码电路如图5所示。单片机与硬盘的专用接口还有另一个重要作用，即完成数据通道的变换，在16位单片机系统里为高低8位数据通道的转换，具体出现的情形有四种，分别示意如下
1、主CPU与硬盘之间传送数据2、主CPU与硬盘的偶地址端口之间交换参数3、CPU向硬盘奇地址端口写入命令和参数4、主CPU从硬盘奇地址端口读取硬盘状态。
明白了16位单片机与IDE硬盘之间的数据交换情形，便不难设计出上述数据通道转换电路，本实施例中设计的具体电路如图6所示。最简单的是利用16位CPU的BHE和AO控制线，用三片245来完成。
以上对本实施例的硬件作了详细介绍，其监控软件固化在EPROM内，即两片2764，软件用MCS-96的汇编语言写成，用来实现单片机的数据采集、数据缓存，数据写入硬盘等操作，其核心是硬盘的BIOS，即如何将缓存在RAM中的数据写入硬盘。因为单片机直接通过BIOS控制硬盘，无需DOS的干与，所以它对硬盘的操作可直接通过物理地址(头、柱面、扇区)来进行，不需要物理扇区与逻辑扇区及簇地址的转换。本实施例中，硬盘的数据传送采用PIO方式，且只用IDE硬盘的必选命令。其数据回放可用8097BH单片机的PWM模似输出，也可串行通讯发往主机，还可通过AT286机挂接双硬盘，几十兆的数据量几秒钟就可倒入主机(IDE接口数据传输率可达4MB/S)这为本发明的实用性和可行性提供了坚实的支持。
因为本发明只涉及单片机如何控制硬盘进行数据记录，且在数据记录过程中主要执行硬盘的写操作，故假定单片机已完成数据的采集并将其存入RAM(这是一般的技术问题)，当RAM内数据存满时就必须将其写入硬盘，程序段可以将起始地址为4000H的RAM内的48KB数据量一次写入硬盘，记录在以0头1柱1扇区为起始扇区的连续96个扇区上(48KB＝96扇区＝60H扇区)。
利用本发明提出的硬盘记录方法，可形成专用的便携式大容量数据记录仪，其硬件结构简单，所用芯片少，无多余的硬软件配置，因而体积小，功耗低，易于维护，无需人值守，整个系统性能价格比高。
由于选用的单片机为16位的单片机，其数据舆速率快，且内含8道10位ADC，使本发明用于现场的大容量数据采集记录时，性能价格比尤高。
另外，由于软件用MCS-96的汇编语言写成，并固化在EPROM内，使得本发明对DOS为攻击对象的众多病毒具有天然免疫力。
权利要求
1.一种单片机控制硬盘进行数据记录的方法，其特征在于包括以下步骤(1)、外界模拟信号经单片机A/D口或外界数字信号经单片机串行通讯口一个字节一个字节地不断地存入单片机的RAM中；(2)、当RAM存满数据后，单片机将RAM中的批量数据通过专用接口一次写入硬盘；(3)、存储在单机的EROM中的程序实现对上述两步骤的监控；重复上述两步骤直至将全部数据记录完成。
2.采用权利要求1所述方法的装置，其特征在于包括单片机IDE硬盘，连接单片机及硬盘的专用接口。
全文摘要
本发明属于数据处理技术领域，本发明提出一种单片机控制硬盘进行数据记录的方法及装置。其特点是将采集的数据一个字节、一个字节地存入单片机的RAM中，存满数据后，再通过专用接口一次写入硬盘，全部过程由EPROM监控。其装置由单片机，专用接口及IDE硬盘组成。利用本发明提出的硬盘记录方法，可形成专用的便携式大容量数据记录仪，其硬件结构简单，所用芯片少，功耗低，便于维护。特别适用于医学、地震监测及野外作业等场合。
文档编号G06F17/40GK1084296SQ9311854
公开日1994年3月23日 申请日期1993年10月15日 优先权日1993年10月15日
发明者胡广书, 刘志林 申请人:清华大学