隨著遙測技術(shù)的發(fā)展，被測參數(shù)迅速增加，數(shù)據(jù)傳輸速率越來越高，對系統(tǒng)的存儲容量、體積、造價、穩(wěn)定性等都提出了更高要求。為了實現(xiàn)較高的傳輸速率和較大的數(shù)據(jù)量，往往采用多處理機并行處理、傳輸和并行記錄技術(shù)。但這類系統(tǒng)對工作環(huán)境要求較高，加之體積大、占用系統(tǒng)機時等缺點，很難適用于受空間限制的特殊環(huán)境。因此，研制性能可靠、體積小、造價低的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是十分必要的。近年來作為數(shù)據(jù)存儲媒介的硬盤，以其容量大、接口智能化程度高、控制方便越來越受到人們的重視。充分發(fā)揮硬盤的優(yōu)勢，脫離系統(tǒng)主機，可為用戶開發(fā)速度高、存儲量大、性能可靠的遙測數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。

    基于上述原因，本文提出了采用單片機控制硬盤對遙測數(shù)據(jù)進行實時存儲的方案，對數(shù)千秒遙測數(shù)據(jù)進行實時無丟失存儲，其最大優(yōu)點是不占用系統(tǒng)機時。本系統(tǒng)的特點：

     ·采用PIO模式進行塊操作的寫盤方法，從而大大提高了硬盤的寫盤速度；

    ·以單片機為核心，采用I/O口與緩沖存儲器之間進行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨�，解決了高速遙測數(shù)據(jù)、CPU和硬盤三者工作速度不一致的矛盾；

    ·采用EPLD器件對部分電路進行集成，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，具有較好的通用性，可滿足多種場合的需要而無需改動任何硬件。

    １ 系統(tǒng)的硬件介紹

    系統(tǒng)分為遙測數(shù)據(jù)采集和存儲兩部分，采集部分包括采集控制和串／并轉(zhuǎn)換電路；存儲部分有：幀計數(shù)、讀寫緩沖地址產(chǎn)生電路、讀寫控制電路及主存儲電路。結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。

    由于硬盤的工作時序與遙測數(shù)據(jù)的速率不匹配，從數(shù)據(jù)采集部分得到的并行數(shù)據(jù)需采用SRAM作數(shù)據(jù)緩存，然后在單片機的控制下，將SRAM中的數(shù)據(jù)直接存入硬盤。而硬盤的尋道時間相對于遙測數(shù)據(jù)的速率來講比較慢，因此采用適當(dāng)?shù)膶懕P方法，提高硬盤的讀寫速度是本系統(tǒng)的重點之一。其難點在于如何利用單片機控制硬盤進行讀寫、復(fù)位、檢測等操作。

    1.1 雙片交替式緩沖存儲器

    由于時序不匹配，遙測數(shù)據(jù)無法直接存入硬盤，因此需要一個緩沖存儲器進行匹配或緩沖，使遙測數(shù)據(jù)和硬盤存儲可以分別按各自不同的時序和速度對緩沖存儲器SRAM進行操作，解決了不同時序的匹配問題。因此采用緩沖存儲方法，將遙測數(shù)據(jù)存滿一定容量的SRAM，再對其進行塊操作存儲，可極大地提高存儲的速度。為了實現(xiàn)遙測數(shù)據(jù)無丟失存儲，緩沖存儲器采用雙片交替式，即兩片SRAM分別交替地被寫入遙測數(shù)據(jù)。首先在地址產(chǎn)生電路控制下將遙測數(shù)據(jù)寫入其中一片SRAM，寫滿后發(fā)出溢出中斷，并且封閉地址產(chǎn)生電路及遙測數(shù)據(jù)的通路而接通硬盤地址和數(shù)據(jù)通路，等待CPU響應(yīng)中斷后，讀取數(shù)據(jù)存入硬盤。與此同時，另一片SRAM的地址和數(shù)據(jù)端馬上被接通到地址產(chǎn)生電路和遙測數(shù)據(jù)通路上，接受遙測數(shù)據(jù)的寫入。同樣寫滿后發(fā)出中斷，切換至被讀取狀態(tài)。兩片SRAM如此交替地工作，連續(xù)不斷地將遙測數(shù)據(jù)緩存、寫盤，只要寫盤所用的時間不大于遙測數(shù)據(jù)寫滿SRAM的時間，數(shù)據(jù)就會無丟失地全部存儲。

    1.2 采用MCS-51系列單片機驅(qū)動硬盤的方案

    由于目前還沒有為單片機設(shè)計的專用硬盤驅(qū)動器及接口電路，利用單片機系統(tǒng)控制現(xiàn)有的硬盤驅(qū)動器，可極大地提高系統(tǒng)的性能價格比。因此，本系統(tǒng)采用單片機控制硬盤進行高速數(shù)據(jù)的存儲。

    IDE接口的硬盤驅(qū)動器提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸模式：DMA模式和PIO模式。由于PIO模式控制相對容易，提供了一種編程控制輸入輸出的快速傳輸方法。該模式采用了高速的數(shù)據(jù)塊I/O，以扇區(qū)為單位，用中斷請求方式與處理機進行批量數(shù)據(jù)交換。在扇區(qū)讀寫操作時，一次按16位長度通過內(nèi)部的高速PIO數(shù)據(jù)寄存器實現(xiàn)傳輸。通常情況下，數(shù)據(jù)傳輸以扇區(qū)為單位，每傳輸一扇區(qū)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個中斷。在塊模式下以塊為單位，在讀寫一個塊期間，硬盤驅(qū)動器不產(chǎn)生中斷，這樣就大大地節(jié)省了時間。由于本系統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)的碼速率提高到8Mb/s，對硬盤的寫盤速度要求非常高，因此本系統(tǒng)采用了塊傳輸模式以提高硬盤的讀寫速度。硬