论文总字数：28944字

摘 要

随着计算机科学技术的发展，越来越多的数字化设备被应用在教育，生产，日用等方面。随着存储技术的进步，工业上对数据记录仪的应用越来越广泛。而在工业生产中，通过记录仪，人们能够对生产数据进行分析处理，从而制定提高效率的方法。本文就针对化纤行业中的直捻机的记录仪，设计了一套存储机制，结合直捻机工作流程的特点，设计了存储结构以及掉电保护应对机制。

本文以多锭位直捻机记录仪为背景，重点论述了存储机制研究过程及硬件设计。首先对国内外工业记录仪的发展做出了叙述，对比分析了几种热门的存储器特点及缺陷选择了相对适合该设计的存储器。其次总结并列出了记录仪需要满足的基本需求以及稳定性需求，对比了几种主流的嵌入式文件系统的优缺点，在其基础上针对直捻机设计了存储器的读写机制、空间管理、掉电保护机制以及针对直捻机数据的存储格式。并且在硬件设计上设计了掉电保护电路作为掉电保护冗余，提到在硬件上使用屏蔽罩来解决生产环境中的电磁环境问题。最后在STM32F4平台上模拟了存储机制的读写流程。测试结果表明存储机制在直捻机记录仪中能够实现数据循环循环存储以及掉电后启动恢复数据的功能。

关键词:嵌入式单片机 数据记录仪 FRAM 存储机制 多锭位记录仪 直捻机 非易失性存储器

Study on non-volatile storage mechanism of multi-spindle bit recorder

Abstract

With the development of computer science and technology, more and more digital devices are applied to education, production, daily necessities, etc. With the progress of storage technology, the application of the logarithmic graph is becoming more and more extensive. In industrial production, people can analyze the production data to develop the method of improving efficiency. In this paper, a set of storage mechanism is designed for the vertical twister in the chemical fiber industry, and the characteristics of the process of the direct twist machine are designed, and the storage structure and the mechanism of electrical protection are designed.

In this paper, the paper discusses the research process and hardware design of the storage mechanism. Firstly, the development of industrial recorder in China and abroad has been described, and several popular memory characteristics and defects are analyzed. This paper summarizes the basic requirements and stability requirements of the recorder, and compares the advantages and disadvantages of several mainstream embedded file systems, and is based on the design of the memory reading and writing mechanism, the spatial management, the protection mechanism of the power protection mechanism and the storage format of the data of the straight lay machine. And in the hardware design, the electrical protection circuit is designed as the power protection redundancy, and the electromagnetic environment problem is used to solve the electromagnetic environment in the production environment. Finally, the reading and writing process of the storage mechanism was simulated on the stm32f4 platform. The test results show that the storage mechanism can be sufficient to realize the function of the data cycle storage and the return of the data after the power drop.d

Keywords:Embedded single-chip computer;Data recorder;FRAM;Storage mechanism; Multi-spindle bit recorder; Direct twist machine,Non-volatile memory

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2多锭位记录仪的研究背景 1

1.3数据记录仪的发展现状 2

1.3.1数字通讯技术 2

1.3.2以太网无线通信，物联网在记录仪方面的应用 2

1.3.3嵌入式操作系统和大容量存储设备以及文件系统 2

1.3.4国外研究现状 3

1.3.5国内研究现状 3

1.4 课题研究内容以及目标 4

1.5 论文结构安排 4

第二章 设计存储机制时考虑到的问题及设计方案 6

2.1记录仪需要满足的功能需求 6

2.1.1功能性需求 6

2.1.2稳定性需求 6

2.2记录仪设计需要考虑的问题 6

2.2.1生产现场的极端环境 6

2.2.2直捻机数据的特殊性 6

2.2.3 非技术性因素的考量 7

2.2.4 复杂工程问题的考虑 7

2.3记录仪存储模块的选择 7

2.4存储机制的设计思路 9

2.4.1存储机制设计的基本思想 9

2.4.2存储机制需要解决的问题 9

2.5 存储机制方案的对比 10

2.5.1 嵌入式文件系统 10

2.6 存储机制的具体实现 10

2.6.1 针对记录仪的数据保存机制的实现 10

2.6.2 存储器内部区域的划分 12

2.6.3 存储机制的运行流程 13

2.7本章小结 16

第三章 硬件设计对存储器的支持 17

3.1 掉电保护冗余机制 17

3.1.1 掉电监测方式 18

3.1.2掉电保护供电模块设计 19

3.2 电磁屏蔽保护 19

3.3 本章小结 20

第四章 掉电保护模块以及工作流程设计 21

4.1 掉电保护判断机制（ADC高频采样） 21

4.3 读写控制程序流程图 22

4.3 本章小结 24

第五章 模拟运行结果 25

5.1 程序运行结果 25

5.2 本章小结 27

结语 28

参考文献 29

致谢 31

附录：存储机制主程序 32

第一章 绪论

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