基于FAT16文件系统的嵌入式温度记录器

　　闪存技术的不断发展，使得闪存卡(如SD卡、MMC卡等)因其体积小、容量大、可靠性高等优点而在嵌入式存储领域得到越来越广泛的应用。FAT16文件系统具有出色的文件管理性能，能被大多数操作系统识别，因此将闪存卡与FAT16文件系统相结合是嵌入式存储、记录系统中一个理想的方案。温度采集与控制技术是现代测量、控制系统的一个重要组成部分。由于传统的模拟传感测量温度系统存在测量精度低、易受干扰、硬件复杂、调试繁琐等不利因素，而新型单片数字式温度传感器具有测量精度高、抗干扰能力强、操作方便、功耗低等优点，应用范围越来越广泛。本嵌入式数字温度记录器以ARM7微处理器LPC2148、数字温度传感器ADT75为基础，采用大容量SD卡作为存储介质，实现了FAT16文件系统，为温度采集与记录、嵌入式系统的数据存储提供了一个理想的解决方案。

　　1 硬件设计

　　本温度记录器的硬件电路实现简单，主要包含2个部分：SD卡读/写单元电路、ADT75测温单元电路。如图1所示，LPC2148通过SPI总线读/写SD卡，通过I2C总线读/写ADT75实现温度的采集。

图1 温度采集器硬件电路

　　1.1 SD卡与LPC2148的硬件接口设计

　　SD卡是一种基于NAND Flash的存储卡。由于它具有安全性高、容量大、体积小、功耗低、非易失性等优点，目前在嵌入式系统中已取得越来越广泛的应用。

　　SD卡支持2种接口模式：SD卡模式、SPI模式[1]。SD卡模式采用4根数据线并行传输，速度快，但协议实现复杂;SPI模式虽然速度性能与SD模式相比有所欠缺，但协议实现简单，操作方便。

　　SD卡共有9个引脚，在SD模式下与SPI模式下各引脚的定义不相同。在SPI模式下，SD卡1～7引脚依次为片选引脚CS、数据输入DI、电源地、电源VDD、时钟信号CLK、电源地、数据输出DO,8脚与9脚在SPI模式下保留未用。由于SPI总线通信协议要求在空闲时SPI总线应保持高电平，因此CS、DI、DO、CLK应外接10kΩ左右的上拉电阻。

　　1.2 ADT75测温工作原理

　　ADT75ARZ是ADI公司推出的一款低功耗、高分辨率的温度传感器。它内含12位A/D转换器，具有SMBus/I2C兼容接口，有超温指示输出引脚，额定工作温度范围为-55～+125℃，分辨率可达0.062 5 ℃，功耗低，工作电压是3～5.5 V[2]。其典型应用电路如图1所示。

　　ADT75的工作过程如下：ADT75通过内部的温度传感器将采集的温度转化为电压信号。此电压信号经过内部的∑Δ调节器后输入至12位A/D转换器，A/D转换后的12位温度数据存储于温度数据寄存器中，并将该温度数据与温度限定寄存器的值相比较，如果超过设定值，则引脚OS输出有效电平。OS引脚输出的有效电平可在配置寄存器中设定。