首先，設置CF卡的屬性寄存器。CF卡有4個屬性寄存器，通常只需設置“配置選擇寄存器”以選擇CF卡的讀寫模式。CF卡的讀寫模式有3種：I/O模式、Memory模式和True IDE模式。本設計使用16位的Memory模式讀寫CF卡。Memory模式是CF卡默認的讀寫模式，所以在CF卡初始化過程中不需要設置“配置屬性寄存器”。

　　其次，設置CF卡的任務文件寄存器。本設計中使用的任務文件寄存器有：數據寄存器、扇區數寄存器、扇區號寄存器、低柱面號寄存器、高柱面號寄存器、驅動器選擇/磁頭寄存器和狀態/命令寄存器。對它們進行沒置，可選擇扇區尋址方式，設定每次讀寫的扇區數和邏輯尋址地址，并獲取CF卡狀態以及輸入讀寫命令。

　　CF卡的尋址方式與計算機的硬盤操作方式類似。扇區的尋址方式有兩種：物理尋址方式(CHS)和邏輯尋址方式(LBA)。本設計使用LBA尋址，對應28位LBA地址。

　　磁頭寄存器存放LBA地址的27～24位;柱面號寄存器存放LBA地址的23～8位;扇區號寄存器存放LBA地址的7～0位。

　　寫CF卡一個扇區的流程如圖3所示。每次向CF卡存儲數據時，應該先獲取上次存儲到的扇區的LBA地址，從而獲得此次存儲的起始扇區地址。為了記錄每次存儲到的扇區的地址，將LBA地址為0的扇區保留，專用于記錄扇區地址。在開始一次寫操作之前，應該先讀取LBA地址為O的扇區，獲得上次存儲的LBA地址;然后加1獲得此次寫操作的LBA地址，并向指定的扇區寫數據。

　　利用QuartusII作為FPGA開發平臺，使用VHDL硬件描述語言實現了FPGA與DSP的接口、異步FIFO的存儲以及CF卡的讀寫邏輯。在QuartusII自帶仿真工具下得到的寫CF卡時序仿真結果如圖4所示。

　　3.2 無線通信模塊設計

　　3.2.1 藍牙模塊設計

　　藍牙模塊采用BTM0604C2P。它內嵌藍牙芯片BlueCore4-Ext，兼容藍牙2.0+EDR規范，最高支持3 Mbps的數據速率，外置天線，有效距離為10 m，具有標準的UART接口。

　　DSP與藍牙模塊之間通過HCI協議層建立連接。HCI(Host Controller InteRFace，主機控制器接口)協議，為DSP提供了一個訪問藍牙模塊內部基帶控制器和鏈路管理器的命令接口，可以獲取藍牙芯片的配置參數。

　　本設計中，DSP和藍牙模塊之間采用UART方式進行通信。DSP使用的控制信號除了異步串行通信收發信號SCIRXD和SCITXD外，還有4個控制信號，分別與藍牙模塊的LNK、CLR、RTS和CTS引腳相連。其中，LNK腳用于指示藍牙主機和從機連接是否建立，地面設備PC機為藍牙主機，DSP作為藍牙從機;CLR腳用于切換藍牙模塊的工作模式，包括參數設置模式和數據傳輸模式;RTS和CTS腳為“請求發送”和“清除發送”引腳，用于實現DSP和藍牙模塊之間的對話，使數據正常傳輸。

　　藍牙模塊的SLEEP引腳，既可以使藍牙模塊在休眠和喚醒狀態間切換，也可以用于清除藍牙模塊內嵌芯片記憶的配對主機地址。這些功能的實現由按鍵控制，通過區別按鍵的時長加以區分所需實現的功能。藍牙模塊的復位信號RESET輸入低電平脈沖時有效，而且要求脈沖寬度大于5 ms。

　　3.2.2 紅外模塊設計

　　紅外模塊采用HP公司的紅外收發器芯片HSDL_1001和紅外編解碼器芯片HSDL_7001，二者均遵循IrDA 1.O協議。紅外信號的收發使用PWM方案，采用RZI編碼調制解調，調制脈沖寬度為3/16位，調制頻率為38 kHz。由于硬件接口的限制，嵌入式系統中紅外通信的速率為9 600～ll5200 bps。紅外數據的傳輸以幀為基本單位，傳輸過程中采用1 6位的CRC碼進行數據校驗。

　　系統采用Maxim公司的芯片MAX3110作為DSP的SPI接口和HSDL_7001的UART接口之間的轉換芯片。MAX3110和HSDL_7001均使用外部無緣晶體振蕩電路供電，所用的晶振大小分別為1.843 2 MHz和3.686 4 MHz。需要下載的數據，首先經過紅外編解碼器編碼，再通過紅外收發器上集成的發光二極管以紅外光信號的形式向PC機發送。

　　4 系統軟件設計

　　系統的功能時序流程如圖5所示。DSP部分程序用C語言編寫，結合硬件電路對數據采集、數據傳輸進行處理和控制。主要的中斷應用有ARlNC429信號采集中斷和紅外通信請求中斷。系統的工作流程以時序控制流程為主線。系統初始化之后，進行任務選擇與執行。若特定的I/O口置1，則進入數據存儲程序，采集數據并存至CF卡;若I/O口置O，則進入數據下載程序，等待主設備的連接請求，鑒權并建立相應的連接，讀取CF卡數據，并通過無線通信模塊向主設備發送。

　　結語

　　本文根據某工業現場電子設備的特殊應用需求，提出了一種基于無線通信技術的數據記錄系統。該系統利用DSP與FPGA協同控制方式實現數據的采集和存儲，利用紅外和藍牙模塊實現數據的無線下載;用紅外和藍牙代替有線線纜和插拔存儲卡等傳統數據下載方式，操作方便，避免了傳統方式可能造成的機械故障。此記錄系統滿足了該工業現場電子設備的數據記錄需求，能夠實時記錄設備的電氣信號和控制時序，采樣速率大于1 kHz，并且能夠連續記錄約1 GB的數據。本設計是將無線通信技術應用于該工業現場電子設備中的一次嘗試，相關抗干擾和安全性等問題有待于更深入的研究。