一种传感器数据读写装置及其读写方法与流程

本发明属于数据存储技术领域，具体涉及一种传感器数据读写装置及其读写方法。

背景技术：

数据的存储和系统参数的配置是各类嵌入式电子系统的重要组成部分。绝大部分专业性较强的电子系统的数据导出和系统参数配置往往需要借助配套的上位机软件来实现。配套的专用上位机软件的开发需要耗费一定精力和财力，而且上位机的不通用性会导致用户使用的不便。因此，研制一种通用性好、可操作性强、使用方便的数据存储和参数配置电路在电子系统设计时就显的尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种传感器数据读写装置及其读写方法。

本发明一种传感器数据读存电路，包括电源电路、复用电路、tf卡电路、tf卡读取电路和主控电路。所述的电源电路为复用电路、tf卡电路、tf卡读取电路和主控电路供电。

所述的tf卡读取电路包括读卡器芯片和usb插座。读卡器芯片的型号为glk823。读卡器芯片的16引脚接电阻r10的一端。电阻r10的另一端接usb插座的d+通信引脚。读卡器芯片的15引脚接电阻r11的一端。电阻r11的另一端接usb插座的d-通信引脚。读卡器芯片的10引脚接usb插座的电源引脚及电容c7的一端，12引脚接发光二极管d1的阴极，9及13引脚均接发光二极管d1的阳极。读卡器芯片的8引脚接电容c5的一端。读卡器芯片的1、14引脚、usb插座的地线引脚、电容c5及电容c7的另一端均接地。所述读卡器芯片的2引脚为tf卡读取电路的第一数据端，3引脚为tf卡读取电路的第二数据端，4引脚为tf卡读取电路的时钟端，5引脚为tf卡读取电路的命令端，6引脚为tf卡读取电路的第三数据端，7引脚为tf卡读取电路的第四数据端。读卡器芯片的8引脚为tf卡读取电路的辅助电源输入端。

所述的复用电路包括复用芯片。所述复用芯片的型号为ts3a27518e-q1。所述复用芯片的16、20引脚与电阻r5、电阻r6的一端分别连接。电阻r5、电阻r6的另一端均接电源电路的3.3v输出端。复用芯片的5引脚接二极管d3及二极管d4的阴极；二极管d3的阳极接电源电路的3.3v输出端。二极管d4的正极接tf卡读取电路的辅助电源输入端。复用芯片的数据选择端接电阻r3、电阻r4及电阻r7的一端。复用芯片的17引脚接电阻r8的一端。电阻r3的另一端接usb插座的电源引脚。电阻r4的另一端接tf卡读取电路的辅助电源输入端。电阻r7及电阻r8的另一端接地。复用芯片的8、10、12、14、15、13引脚与tf卡读取电路的第一数据端、第二数据端、时钟端、命令端、第三数据端、第四数据端分别连接。复用芯片的20、18、16引脚与主控电路的spi主出从入通信端、spi总线时钟端、spi主入从出通信端分别连接。复用芯片的1、3、4、6、7、9引脚分别为复用电路的第一公共端、第二公共端、第三公共端、第四公共端、第五公共端、第六公共端。复用芯片的5引脚作为复用电路的tf卡供电端。

所述的tf卡电路包括tf卡座。tf卡座的4引脚接电容c4的一端及复用电路的tf卡供电端。tf卡座的6引脚及电容c4的另一端均接地。tf卡座的1引脚接复用电路的第一公共端，2引脚接复用电路的第二公共端，3引脚接复用电路的第三公共端，5引脚接复用电路的第四公共端，7引脚接复用电路的第五公共端，8引脚接复用电路的第六公共端。

进一步地，所述的电源电路包括开关电源芯片。开关电源芯片的型号为tps7333q。开关电源芯片的3及4引脚均与电容c1及电容c2的一端相连，并接外部5v电压。开关电源芯片的1、2引脚、电容c1及电容c2的另一端均接地。开关电源芯片的5、6及7引脚均接电阻r1及电容c3的一端，8引脚接电阻r1的另一端。电容c3的另一端接电阻r2的一端。电阻r2的另一端接地。开关电源芯片的5、6及7引脚作为电源电路的3.3v输出端。

进一步地，本发明一种传感器数据读写装置还包括rtc时钟电路。所述的rtc时钟电路包括时钟芯片和纽扣电池。时钟芯片的型号为ds3231。时钟芯片的3引脚接电阻r14的一端。时钟芯片的2引脚接电容c9、电阻r14的另一端及电源电路的3.3v输出端。电容c9的另一端接地。时钟芯片的15引脚接电阻r12的一端，16引脚接电阻r13的一端。电阻r12及电阻r13的另一端接电源电路的3.3v输出端。时钟芯片的14引脚接电容c10的一端及纽扣电池的正极。电容c10的另一端及纽扣电池b1的负极均接地。时钟芯片的5、6、7、8、9、10、11、12及13引脚均接地。时钟芯片的15引脚、16引脚分别为rtc时钟电路的i2c数据端、i2c时钟端，与主控电路的i2c数据端、i2c时钟端分别连接。

进一步地，所述的主控电路包括主控芯片。主控芯片采用型号为stm32f103vet6的单片机。主控芯片的6引脚接电容c11的一端。电容c11的另一端接电源电路的3.3v输出端3.3v。主控芯片的12引脚接晶振x1及电容c12的一端。主控芯片的13引脚接晶振x1的另一端及电容c13的一端。电容c12及电容c13的另一端均接地。主控芯片的50、75、100、28、11、21及22引脚接电源电路的3.3v输出端，20、49、74、99、10、19引脚均接地。主控芯片的30引脚为主控电路的spi总线时钟端，31引脚为主控电路的spi主入从出通信端，32引脚为主控电路的spi主出从入通信端。主控芯片的4引脚为主控电路的i2c时钟端，31引脚为主控电路的spi主入从出通信端，2引脚为主控电路的i2c数据端。

该传感器数据读存电路的读存方法具体如下：

数据存储状态下，复用芯片的数据选择端处于低电平，使得tf卡电路与主控电路连接。复用芯片由电源电路供电，与主控芯片连接的目标传感器将自身检测到的信号传输给主控电路内的主控芯片。主控芯片将接收到的信号加上从时钟芯片读取的时间戳后传输给tf卡电路上的tf卡进行存储。

当上位机需要读取tf卡电路内的数据时，工作人员将tf卡读取电路内的usb插座与上位机用usb数据线连接，此时，tf卡读取电路在上位机输出的电压下开始工作；复用芯片的数据选择端连接到上位机输出的电压，被置为高电平，使得tf卡电路与tf卡读取电路连接；复用芯片由tf卡读取电路的辅助电源输入端供电。上位机通过tf卡读取电路内的读卡器模块读取tf卡内的数据。

当上位机需要重新配置目标传感器或主控电路内主控芯片的参数时，工作人员将tf卡读取电路内的usb插座与上位机用usb数据线连接，此时，tf卡读取电路在上位机输出的电压下开始工作；复用芯片的数据选择端连接到上位机输出的电压，被置为高电平，使得tf卡电路与tf卡读取电路连接；复用芯片由tf卡读取电路的辅助电源输入端供电。上位机将配置文件通过tf卡读取电路存入tf卡内。之后，工作人员断开tf卡读取电路内usb插座与上位机的连接，使得复用芯片的数据选择端被置为低电平。重启主控电路内主控芯片，主控芯片读取tf卡电路内的配置文件，完成重新配置。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过设置复用电路，能够实现tf卡与主控芯片、上位机的切换连接，进而简化了传感器数据的读取流程和传感器的配置流程。

2、本发明中复用芯片的数据选择端连接在tf卡读取电路上。因此，当tf卡读取电路上电时，tf卡将自动与上位机连接，简化了tf卡连接上位机的流程。

3、本发明的tf卡电路接受电源电路和tf卡读取电路的共同供电，进而使得电源电路关闭的情况下，上位机对tf卡数据的读取和写入不受影响。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明中电源电路的电路原理图；

图3为本发明中tf卡读取电路的电路原理图；

图4为本发明中主控电路的电路原理图；

图5为本发明中rtc时钟电路的电路原理图；

图6为本发明中复用电路的电路原理图；

图7为本发明中tf卡电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种传感器数据读写装置，包括电源电路ⅰ、复用电路ⅱ、tf卡电路ⅲ、tf卡读取电路ⅳ、rtc时钟电路ⅴ和主控电路ⅵ。电源电路ⅰ为复用电路ⅱ、tf卡电路ⅲ、rtc时钟电路ⅴ和主控电路ⅵ供电。tf卡电路ⅲ上设置有tf卡。tf卡电路ⅲ与复用电路ⅱ连接。复用电路ⅱ通过复用芯片实现tf卡电路ⅲ与tf卡读取电路ⅳ、主控电路ⅵ两者之间连接的切换。rtc时钟电路ⅴ为主控电路ⅵ提供时钟信号。

如图2所示，电源电路包括开关电源芯片u1。开关电源芯片u1的型号为tps7333q。开关电源芯片u1的3及4引脚均与电容c1及电容c2的一端相连，并接外部5v电压。开关电源芯片u1的1、2引脚、电容c1及电容c2的另一端均接地。开关电源芯片u1的5、6及7引脚均接电阻r1及电容c3的一端，8引脚接电阻r1的另一端。电容c3的另一端接电阻r2的一端。电阻r2的另一端接地。开关电源芯片u1的5、6及7引脚作为电源电路的3.3v输出端3.3v。

如图3所示，tf卡读取电路包括读卡器芯片u4和usb插座p1。读卡器芯片u4的型号为glk823。读卡器芯片u4的16引脚接电阻r10的一端。电阻r10的另一端接usb插座p1的d+通信引脚(2引脚)。读卡器芯片u4的15引脚接电阻r11的一端。电阻r11的另一端接usb插座p1的d-通信引脚(3引脚)。读卡器芯片u4的10引脚接usb插座p1的电源引脚vusb(1引脚)及电容c7的一端，12引脚接发光二极管d1的阴极，9及13引脚均接发光二极管d1的阳极。读卡器芯片u4的8引脚接电容c5的一端。读卡器芯片u4的1、14引脚、usb插座p1的地线引脚(5引脚)、电容c5及电容c7的另一端均接地。

读卡器芯片u4的2引脚为tf卡读取电路的第一数据端sd-d1，3引脚为tf卡读取电路的第二数据端sd-d0，4引脚为tf卡读取电路的时钟端sd-clk，5引脚为tf卡读取电路的命令端sd-cmd，6引脚为tf卡读取电路的第三数据端sd-d3，7引脚为tf卡读取电路的第四数据端sd-d2。读卡器芯片u4的8引脚为tf卡读取电路的辅助电源输入端pmos。

如图4所示，主控电路包括主控芯片u6。主控芯片u6采用型号为stm32f103vet6的单片机。主控芯片u6的6引脚接电容c11的一端。电容c11的另一端接电源电路的3.3v输出端3.3v。主控芯片u6的12引脚接晶振x1及电容c12的一端。主控芯片u6的13引脚接晶振x1的另一端及电容c13的一端。电容c12及电容c13的另一端均接地。主控芯片u6的50、75、100、28、11、21及22引脚接电源电路的3.3v输出端3.3v，20、49、74、99、10、19引脚均接地。主控芯片u6的第一i/o口(30引脚)为主控电路的spi总线时钟端spi_clk，第二i/o口(31引脚)为主控电路的spi主入从出通信端spi_miso，第三i/o口(32引脚)为主控电路的spi主出从入通信端spi_mosi。

如图5所示，rtc时钟电路包括时钟芯片u5和纽扣电池b1。时钟芯片u5的型号为ds3231。时钟芯片u5的3引脚接电阻r14的一端。时钟芯片u5的2引脚接电容c9、电阻r14的另一端及电源电路的3.3v输出端3.3v。电容c9的另一端接地。时钟芯片u5的15引脚接电阻r12的一端，16引脚接电阻r13的一端。电阻r12及电阻r13的另一端接电源电路的3.3v输出端3.3v。时钟芯片u5的14引脚接电容c10的一端及纽扣电池b1的正极。电容c10的另一端及纽扣电池b1的负极均接地。时钟芯片u5的5、6、7、8、9、10、11、12及13引脚均接地。时钟芯片u5的15引脚、16引脚分别为rtc时钟电路的i2c数据端sda、i2c时钟端scl，与主控电路的i2c时钟端(主控芯片u6的4引脚)、i2c数据端(主控芯片u6的2引脚)分别连接。时钟芯片u5的其余引脚均悬空。

如图6所示，复用电路包括复用芯片u2。复用芯片u2的型号为ts3a27518e-q1。复用芯片u2的16、20引脚与电阻r5、电阻r6的一端分别连接。电阻r5、电阻r6的另一端均接电源电路的3.3v输出端3.3v。复用芯片u2的5引脚接二极管d3及二极管d4的阴极；二极管d3的阳极接电源电路的3.3v输出端3.3v。二极管d4的正极接tf卡读取电路的辅助电源输入端pmos。复用芯片u2的数据选择端(11及21引脚)均接电阻r3、电阻r4及电阻r7的一端。复用芯片u2的17引脚接电阻r8的一端。电阻r3的另一端接usb插座p1的电源引脚vusb。电阻r4的另一端接tf卡读取电路的辅助电源输入端pmos。电阻r7及电阻r8的另一端接地。复用芯片u2的8、10、12、14、15、13引脚与tf卡读取电路的第一数据端sd-d1、第二数据端sd-d0、时钟端sd-clk、命令端sd-cmd、第三数据端sd-d3、第四数据端sd-d2分别连接。复用芯片u2的20、18、16引脚与主控电路的spi主出从入通信端spi_mosi、spi总线时钟端spi_clk、spi主入从出通信端spi_miso分别连接。复用芯片u2的1、3、4、6、7、9引脚分别为复用电路的第一公共端com1、第二公共端com2、第三公共端com3、第四公共端com4、第五公共端com5、第六公共端com6。复用芯片u2的5引脚作为复用电路的tf卡供电端vsd。复用芯片u2的11及21引脚为复用芯片u2的数据选择端。

如图7所示，tf卡电路ⅲ包括tf卡座u3。tf卡座u3的4引脚接电容c4的一端及复用电路的tf卡供电端vsd。tf卡座u3的6引脚及电容c4的另一端均接地。tf卡座u3的1引脚接复用电路的第一公共端com1，2引脚接复用电路的第二公共端com2，3引脚接复用电路的第三公共端com3，5引脚接复用电路的第四公共端com4，7引脚接复用电路的第五公共端com5，8引脚接复用电路的第六公共端com6。

当复用芯片u2的数据选择引脚(11、21引脚)被置为低电平时，复用芯片u2的1、3、4、6、7、9引脚与23、22、20、18、16、19引脚分别相连，此时tf卡电路ⅲ连接到主控芯片u6上，使得主控芯片u6能够读取tf卡中的信息或向tf卡写入信息。

当复用芯片u2的数据选择引脚(11、21引脚)被置为高电平时，复用芯片u2的1、3、4、6、7、9引脚与8、10、12、14、15、13引脚分别相连，此时tf卡电路ⅲ连接到读卡器芯片u4上，使得外界设备能够通过读卡器芯片u4读取tf卡中的信息或向tf卡写入信息。

该传感器数据读写装置的读写方法具体如下：

数据存储状态下，tf卡读取电路中的usb插座p1不与上位机通过usb数据线连接。此时，复用芯片u2的数据选择端(11及21引脚)处于低电平，使得tf卡电路ⅲ与主控电路连接。复用芯片u2由电源电路的3.3v输出端3.3v供电(5引脚输入)，与主控芯片u6连接的目标传感器将自身检测到的信号传输给主控电路内的主控芯片u6。主控芯片u6将接收到的信号加上从时钟芯片u6读取的时间戳后传输给tf卡电路ⅲ上的tf卡进行存储。

当上位机(pc端)需要读取tf卡电路ⅲ内的数据时，工作人员将tf卡读取电路内的usb插座p1与上位机用usb数据线连接，此时，tf卡读取电路在上位机输出的电压下开始工作；复用芯片u2的数据选择端(11及21引脚)连接到上位机输出的电压，被置为高电平，使得tf卡电路ⅲ与tf卡读取电路连接；复用芯片u2由tf卡读取电路的辅助电源输入端pmos供电(5引脚输入)。上位机通过tf卡读取电路内的读卡器模块u4读取tf卡内的数据。

当上位机需要重新配置目标传感器或主控电路内主控芯片u6的参数时，工作人员将tf卡读取电路内的usb插座p1与上位机用usb数据线连接，此时，tf卡读取电路在上位机输出的电压下开始工作；复用芯片u2的数据选择端(11及21引脚)连接到上位机输出的电压，被置为高电平，使得tf卡电路ⅲ与tf卡读取电路连接；复用芯片u2由tf卡读取电路的辅助电源输入端pmos供电(5引脚输入)。上位机将配置文件通过tf卡读取电路存入tf卡内。之后，工作人员断开tf卡读取电路内usb插座p1与上位机的连接，使得复用芯片u2的数据选择端被置为低电平。重启主控电路内主控芯片u6，主控芯片u6读取tf卡电路ⅲ内的配置文件，完成重新配置。