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海洋多参数浮标系统是根据海洋水文调查、海洋环境监测和海洋水文气象预报的需求而研制的一种小型的海洋资料浮标,其自身具备水温、气温、气压、波浪、风速、风向等多水文气象参数的测量能力,具备自身卫星定位和卫星数据传输功能,可以连续自动地完成对现场海洋水文气象数据的采集和传输。主要用于在海洋中对流、浪、风、温场进行大尺度测量。海洋多参数浮标系统具有组成简单、成本低廉、体积小、重量轻、使用投放方便、不易遭受人为破坏、使用环境不受人为限制等特点,可在海洋中连续工作几个月乃至几年,适用于大面积海洋调查、海气相互作用研究、自然灾害和突发性海洋环境污染调查等诸多方面,尤其对那些调查船只不易到达海域的气象水文分析和预测预报非常重要。
由于受海洋多参数浮标体积小、功耗低、成本低等要求限制,数据采集系统在尺寸、功耗、成本方面也有特别要求。现有浮标系统多采用PC系统,如PC104等,但是该类系统由于功耗较大,不适合小型的海洋浮标,所以有必要研制一种适合于长期无人值守的、高可靠性的、大存储容量、低功耗的数据采集系统。同时数据存储部分要求存储介质体积小、可靠性高、速度快、通用性好、抗震能力强等。在现有的大容量的闪存卡中CF卡采用插针式连接方式,具有相对较高的抗震性和可靠性,能较好地满足海上工作的需要。
2CF卡与MSP430接口硬件设计
参照功耗低和可靠性高等原则,系统选用了TI公司的MSP430系列的F149单片机。MSP430系列具有处理速度快、功耗低、体积小等特点。MSP430可以工作在1.8～3.6V电压下,有4种低功耗模式,在1MHz的时钟下运行耗电电流在0.1～400μA之间。MSP430F149具有48个IΠO引脚,每个IΠO口都有复用功能,另外P1、P2口还具有中断功能,这样大大的增强了端口的功能和灵活性,提高了对外围设备的开发能力。
CF卡是由美国SanDisk公司于1994年推出的,支持5VΠ3.3V双重电压,并支持多种接口访问模式(如MemoryMapped模式、IOCard模式和TrueIDE模式)[2],所以可以方便地适用于各种系统。另外CF卡具有内置的控制电路,大大简化了外围控制电路的设计。
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