基于USB接口通讯的多传感器数据采集系统
基于USB接口的电感传感器信号采集系统的研究
以达到 ０ ０ ｍ。该 系统用于表面粗糙度 、 ．１ 圆度等信号的数据采集 ， 性能稳定 、 果 良好 、 效 使用 方便 。 关键词 ：电感传感器 ；信号采集 ； Ｓ Ｕ Ｂ接 口；固件程序
中图分类号 ：Ｔ ２ ２ Ｔ ２ ４ Ｐ １ ； Ｐ ７ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ －９８ （ ０ ８ ０ －０５ － ３ ００ ７７２０ ）２ ０６ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｎａ ｃ ｕ ｓｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｓｇ ｌａ ｑ ｉｉｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒ
维普资ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｉ ） Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ａ ｒ ｅ ｏｅ
２０ ０ ８年 第 ２ ７卷 第 ２期
基 于 Ｕ Ｂ接 口的 电感传 感 器 信 号 采 集 系统 的研 究 Ｓ
Ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒｎ ｉｃ ｉ ｏ ｄ ｃｉ ｅ ｓ ｎ ｏ ， Ｂ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ｕ ｔ ｎ ｏｔ ｒ ｅ ｉｎ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅ ａｌ ｄ Ｔ ｅ ｈ ａ ｕ ｇ ｃ ｒｕ ｔ ｆ ｎ ｕ ｔ ｅ ｓ ｒ ＵＳ ｎ ｅ ａ ｅ ｃｒ ｉ ａ ｄ ｓ ｆ ｉ ｉ ｖ ｆ ｃ ｗａ ｅｄ ｓｇ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ． ｈ ｅ ｉ ｆ ｍｗａ ｅ ｏ ｅ ｓ ｓ ｍ ｓｗ ｉ ｅ ｙ Ｋｅｌ Ｓ ａ ｇ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ＵＳ ｒ ｅ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｂ ｒ ｒ ｆ ｈ ｙ ｔ ｉ ｒｔ ｎ ｂ ｉ １ ｌ ｎ ｕ ｇ ｎ ｈ Ｂ ｄ ｖ ｒａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｙ ＶＣ ＋ ＋． ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｔ Ｃ ｉ ｃ ｏ Ｅ ｐ ｒ ｎ ｉ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ａ ｕ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ｍａ ｅ ０ ０ ｘ ｉ ｈ ａ ｇ ｆ ±１ ｍ． ｈ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｈ ｔｍｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｙ ｂ ． １ ｔ ｓ ｎ ｍ ｎ ｔ ｅ ｒｎ ｅ ｏ ０ｔ ｘ Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ｓａ ｌ ｐ ｒｏ ａ ｃ ， ｏ ｄ ｅｆｃ ｎ ｏ ｄ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｅ ｗｈ ｎ ｉ ｉ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔ ｃ ｕｓ ｔ ｎ ｏ ｕ ａ ｅ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ａ ｄ ｔｂ ｅ ｅ ｒ ｎ ｅ ｇ ｏ ｆ ｔａ ｄ ｇ ｏ ｏ ｖ ｎｅ ｃ ｅ ｔ ｓ ｓ ｄ ｉ ａａ ａ ｑ ｉ ｉ ｆｓ ｒ ｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｎ ｆ ｍ ｅ ｉｏ ｆ ｒ ｕ ｄ ｅ ｓｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｓ ａｓａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎ ｎ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ｉ ｌ ｎ Ｏ ｏ ． ｎ ｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｄ ｃ ｉｅ ｓ ｎ ｏ ；ｓ ｎ ｃ ｕ ｓｔ ｎ；ＵＳ ｎ ｅ ａ ｅ ｉｒ ｗ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｕ ｔ ｅ ｓ ｒ ｉ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｖ ｇｌ ｉ Ｂ ｉｔ ｒ ｃ ；ｆｍ ａ ｅ ｆ
基于USB存储的高精度传感器记录仪设计
基于USB存储的高精度传感器记录仪设计【摘要】设计一种基于usb总线通用接口芯片ch375实现数据实时存储的传感器记录仪，以c8051f120单片机系统为硬件平台，前端采用16位高精度ad转换芯片ad7705采集数据。
该传感器记录仪有着良好的稳定性、高的可靠性和优越的性价比，具有较大的推广应用价值。
【关键词】ch375；ad7705；c8051f120；数据采集；数据存储0 引言在工业生产和环境监控中，经常需要使用记录仪表对一些重要参数进行实时数据采集、监测和记录。
传统的记录仪将数据存储到外扩存储器但是受外扩存储器容量限制的缺点，使用起来非常不方便。
作者设计和实现的一种高精度传感器记录仪，可以针对在野外或对人体危害等恶劣危险环境中的传感器，在无人监控下对数据进行不间断采集，并储存在大容量的可移动硬盘中，利用计算机资源对数据进行分析处理，具有采集数据快、便携和安全等特性。
1 系统总体设计传感器记录仪采集前端传感器数据，对传感器的模拟信号能够进行放大和调理，实现高精度采集，具有实时时间和数据采集间隔时间的显示与设置，实现采集来的数据的实时显示和u盘存储功能。
其系统的总体框图如图1所示，主要由主控模块、电源模块、数据采集模块、时钟模块、键盘与显示模块、存储模块等6个模块组成。
图1 系统整体框图2 系统硬件设计2.1 主控模块设计主控电路设计中采用c8051f120单片机的最小系统，主要包括外界时钟电路、复位电路、jtag程序下载电路等，选择一定数量的i/o端口作为控制口控制外部的各种器件和数据的输出[1-2]。
整个主控模块的电路如图2所示。
2.2 存储模块设计本系统存储数据采用ch375芯片，ch375 是一个usb总线的通用接口芯片，支持usb-host主机方式和usb-device/slave设备方式[3-4]。
在本地端，ch375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/dsp/mcu/mpu等控制器的系统总线上。
基于TMS320F2812和USB的数据采集系统的设计
维普资讯
・７ ・ ２
机 械 工 程 与 自 动 化
２０ ０ ７年 第 ２ 期
存 储器 、４ ｂ的 引导 ＲＯ 、数 学运 算 表 以及 ２ ｂ的 ｋ Ｍ ｋ
命 令 交换 。
ห้องสมุดไป่ตู้
换 和 ２路 同时采样 ／ 持 器 ， 保 构成 １ ６个模 拟输 入通 道 ， 模 拟通 道的切 换 由硬件 自动 控制 ，并将 各模 拟通 道 的 转换 结 果顺序 存 入 １ ６个 结果 寄存 器 中 。ＡＤ Ｃ模块 功
能框 图见 图 ２ 。
另外 ，在 实际 电路设计 过 程 中 ，为 了获得 更高精
多级 流 水线 操 作 和专 用 的 Ｄ Ｐ指令 等方 法 使 其 获 得 Ｓ
了高速 并行 处理 能力 ，能 够实 时地完 成复 杂 的控制 算 法 ，所 以 ，ＤＳ Ｐ已成 为高 性能 处理 器 的首选 器件 。高 速 总线可 以采 用 Ｉ Ａ、Ｐ Ｉ Ｓ Ｃ 、ＵＳ Ｂ等 总线 技 术 ，由于 ＵＳ Ｂ总线 具有 安装 方便 、高 带宽 、易 扩展 等优 点 ，已 经逐 渐成 为计 算机 接 口的 主流 。
ＯＴＰ ＯＭ ， 而大 大改善 了其 应用 灵活性 。 片上有 Ｒ 从 芯
一
Ｃ Ｃ６ ０ １使 用 Ｆ ８ ２的 Ｚ ｎ ０空 间 ，采 用 Ｙ７ ８ ０ ２１ ｏｅ
Ｃ Ｃ６ ０ １的异 步读 写 方 式 完成 二 者 之 间 的数 据 和 Ｙ７ ８ ０
个１ ２位 Ａ／ Ｄ转换 器 ，其 前端 为 ２个 ８选 １ 路切 多
态并 对其 进行运 行 监测 和故 障识别 ，而 如何 及 时 、准 确地 获得 数控机 床 的这些 状态 信息 并将 这些 信息 及 时
具有USB接口的多通道数据采集系统设计
一
速数 据采集 。
为 了对模 数 转 换 器进 行 控 制 ，本 文 选 择 了现 场 可 编程 门阵列 （ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ） 。这 是 因 为高 速 数 据 采 集 系 统 的 下位 机软件 并不 复杂 ，关 键在 于运 行速 度 上 ，而 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的运 行速度 相 对 其 他 处 理 器 具 有 很 大 的 优 势 ，完 全 能 够满 足高 速数 据采集 系统 对速 度 的要求 Ｊ 。 Ｐ Ｃ机 端 的驱动 程序是 设 计 Ｕ Ｓ Ｂ接 口数据 采集 系 统
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｕ Ｓ Ｂ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ＵＳ Ｂ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｈ ｉ ｐ Ｃ Ｙ６ ８ ０１ ３ Ａ， ａ ｎ ＡＤＣ ＡＤ７ ６ ５ ６，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｆ Ｐ ＧＡ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｗ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ． ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ Ｐ Ｃ ｖ ｉ ａ ｔ ｈ ｅ ＵＳ Ｂ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｂ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ Ｐ Ｃ ． Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｈｉ ｔ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｌｉ ａ ｚ ｅ ａ ｓ ｉ ｘ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｍａ ｘ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ２ ５ ０ ｋ Ｈｚ ，ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｍｅ ｅ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ －
基于USB接口的数据采集控制器设计
指令传递给 Ａ ｕ ８５ Ａ ｕ ８５ Ｄ Ｃ ４ ， Ｄ Ｃ ４ 处理来 自 Ｕ Ｂ的 Ｓ 请求和 中断 ， 同时 Ａ ｕ ８ ５ Ｄ Ｃ ４ 通过 传感器完成现场 数据 的采集 ， 并将采样数据通过 ＵＳ Ｂ发送到 上位 机 。因此整个数据采集处理系统可以看作一块数据
Ｎ ４ ２０ ｏ．０８
工程与试 验
Ｄ ｃｍｂ ｒ ０８ 采 集控 制器 设 计
金 向平 张煜农 ，
（． 华职业技 术学 院机 电工程 系， 江 金 华 ２０ ７２ 金 华 巨龙 电脑试验机 有限公 司， １金 浙 ３１１；． 浙江 金 华 ３１１） ２０７
快 ， 积小 ， 体 方便 携 带 ， 可用 于速 度 、 荷 、 移 、 负 位 温度
引
信 号 采 集 与处 理 广 泛 应 用 于 工 业 生 产 各 个 领
和湿 度等 自动 检ｉ 及各 种信 号输 出 。 贝 ４
２ 系统结构及工作原理
系统 由单 片 机 ＡＤｕ ８５ ＵＳ Ｃ ４ 、 Ｂ接 口 以及 其 他 辅 助模 块 组成 ， 制 系 统 结构 如 图 １所 示 。上 位 机 控 与 ＡＤｕ ８ ５问 由 ＵＳ Ｃ４ Ｂ总线 相连 ， Ｂ将 上位 机 的 ＵＳ
ｌ ｂ ｌ ｙ ｉ ｏ ｄ ａ ｙ ｔ ｐ ｒ ｔ ，ｖ ｒａ ｉ ｔ ｔｏ ｇ ａ ｄ Ｓ ｎ ｍｅ ｉｓ ｖ ｉ ｂ ｅｉ ａ ｈ ｋｎ ｆｓｔ ｉ ｉ ｔ ｓｇ ｏ ，ｅ ｓ ｏ ｏ ｅａ ｅ ｅ ｓ ｔｌ ｙ ｓｒ ｎ ｎ Ｏｏ ｒｔ ，ａ ａｌ ｌ ｅ ｃ ｉ ｄｏ ｉ— ａ ｉ ｉ ａ ｎ
Ｂａ ｅ ｎ ＵＳ ｎ ｅ ｔｏ ｔ ｑｕ ｓ ｔｏ ｎ ｒ ｌｅ ｓ ｓ ｄ ｏ Ｂ Ｃｏ ｎ ｃ ｉ ｎ Ｄａ ａ Ａｃ ｉ ｉｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｌ ｒ Ｄｅ ｉ
基于USB的数据采集系统在工程检测中的应用
模 拟 电信号 经过 Ａ Ｄ转 换后 输 出到单 片 机 ， 而 避 免 ／ 从 像 数据 采集 卡方式 那样 需要 进行 低 电平 的模 拟信 号 传 送 。单 片机作 为 下位机 直接 控 制振 动信号 的模 数 转换 与数 据传 输 ；Ｃ机 作 为上 位 机 完 成 采 集 信 号 的显 示 ， Ｐ
路输 入进 行放 大调 整 。
传感器 采用 ８ １ 拾振 器把 振 动量 变 为适 当 的 电 ９型 信 号 。多个拾 振 器输 出 的多路 电信 号 （ 移信 号 、 位 加速 度信 号 ） ８ １多路 放大 器 、 通 滤波 器调 整后 接人 单 经 ９ 低
片机 系统 。
用于振 动测 量 的 仪 器应 当具 有 灵 敏 度 高 、 需 要 在 的频率 范 围内 幅频 特性 平 坦 和 相频 特 性 为 线 性 （ 相 或
存储 以及信号 分析 功能 。
收稿 日期 ：ｏ ６ ３ Ｉ ２ ｏ —０ 一 ２ 作者简介 ： 吴邵芳（ ９ ７ ） 女 ， １７ 一 ， 助理工程师 ， 主要从事岩土工程检测工作 。
图 ２ 拾 振 器 原 理 示 意 图
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勘
系统 和 Ｐ Ｃ机 组成 ， 系统结 构简 图如 图 １ 。
移小） 以及不 能 以任 何 方 式改 变 被 测 物 体 的振 动规 律
等 方 面的性 能 。 ８ １型测 振 仪 主 要 用 于测 量 地 面 ， 构 物 的 脉 动 ９ 结
斟
；
一 …
盈 ：翟 ｝
尊』‘ 彖统 机
测
２ ０ ０６
图中 。 、 、 为 微 型拨动 开关 ， 有小 速度 ， 、 设 中速
度， 大速度 和加 速度 ４档 。
基于USB接口的MAX197数据采集系统
Ｓ Ｒ ＦＦ 读 时 钟 ： Ｌ Ｄ：ＩＯ Ｓ Ｗ Ｒ： ＩＯ 写 时 钟 ， 步 模 式 时 ，Ｌ Ｒ 上 升 沿 写 ， 步 Ｌ ＦＦ 异 ＳＷ 同
备描 述符 、 举 、 取设 备 信 息等 等 。这 八 字节 通过 Ｅ ０端 点 枚 获 Ｐ
摘 要 ：Ｚ Ｕ Ｂ Ｆ ２Ｃ Ｃ ８ １ Ｅ — Ｓ Ｘ Ｙ７ ６ ０ ３是 最 早 符 合 Ｕ Ｂ ． 议 的微 控 制 器 ，其 强 大 的 数 据 传 输 能 力 使 得 其 在 相 关 领 域 Ｓ ２０协
有 着 广 泛 的 应 用 。本 研 究 利 用 Ｆ Ｘ２与 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ相 结 合 的 ＭＡＸ１７控 制 方 法 ， Ｐ Ｄ状 态机 控 制 ＭＡ ９ ， Ｘ ９ ＣＬ Ｘ１７ Ｆ ２将 采 集 的 数 据 传 输 进 入 计 算 机 ． 通 过 Ｆ ２配 套 的 软 件 Ｃ Ｎ Ｒ ＬＰ ＮＮ Ｌ 对 ＭＡ ９ 进 行 通 道 和 量 程 的 控 制 ， 而 达 到 了 并 Ｘ Ｏ Ｔ Ｏ Ａ Ｅ Ｘ１ｒ ７ 从
域有着 广泛 的应 用 。
Ｓ Ｅ Ｅ ＦＦ 模 式 是 一 种 高 速 模 式 ， 需 要 Ｆ ２内 部 Ｃ Ｕ Ｌ Ｖ ＩＯ 无 Ｘ Ｐ 参 与 数据传 输 ， 下 图 ： 如
此 系统 主要应 用 于传感 器实 验数 据 的传输 ． 数据 采样 率 对 要 求 不是很 高 ， 采集 的电压 幅度 范 围较 宽 ， 选择 ０ ３内部 集 成 了 ４ Ｉ Ｏ存 储 器 ， 内 部 定 义 了 ７ ＫＢＦ Ｆ 个 端 点 ：Ｐ Ｉ ＆ Ｔ、 Ｐ ｌ Ｅ １ Ｕ Ｅ ２ Ｅ ４ Ｅ ６ Ｅ ８ Ｅ ＯＮ ＯＵ Ｅ ＩＮ、 Ｐ Ｏ Ｔ、Ｐ 、 Ｐ 、 Ｐ 、 Ｐ 。
数据采集器使用说明书
数据采集器使用说明书一、产品介绍数据采集器是一种用于收集和记录数据的设备。
它可以通过各种传感器收集环境参数、设备状态等各类数据，并将其存储在内部存储器中。
数据采集器具有小巧方便的特点，可广泛用于科学研究、环境监测、农业、工业控制等领域。
二、功能特点1. 多种传感器支持：数据采集器可连接多种类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等，以便采集不同参数的数据。
2. 数据存储：数据采集器内置高容量存储器，可持久存储采集到的数据，以备后续分析和处理。
3. 数据传输：采集器支持多种数据传输方式，如USB、Wi-Fi、蓝牙等，可将采集到的数据传输至外部设备或云平台，方便数据管理和共享。
4. 实时监控：数据采集器配备LCD显示屏，可实时显示采集到的数据，实现数据的即时监控。
5. 多种采集模式：采集器支持自动采集、定时采集、手动采集等多种工作模式，满足不同应用场景的需求。
三、使用说明1. 连接传感器：首先，将数据采集器与传感器进行连接。
根据传感器的接口类型，插入相应的传感器接口。
确保连接牢固，避免松动引起数据采集错误。
2. 开机设置：将数据采集器接入电源，按下电源开关进行开机。
在开机界面，可以进行各项设置，如日期时间设定、采集参数设定等。
按照提示进行操作，并确认设置无误后，保存设置并重启采集器。
3. 选择采集模式：根据实际需求选择采集模式。
若需要实时监控，选择自动采集模式；若需要定时采集，设定采集时间间隔；若需要手动采集，通过按键控制采集动作。
4. 数据传输：一旦采集到数据，可通过USB接口将数据导出到电脑或其他外部设备中。
也可以通过无线传输方式，将数据传输至其他设备或云平台。
操作时，请务必按照相应的传输方式进行操作，确保数据的安全和准确性。
5. 数据管理：为了方便管理和查阅，可以在采集器上设定相关的数据标签，如采集地点、项目名称等。
将数据按照不同标签进行分类存储，方便后续的数据处理和分析。
四、注意事项1. 使用前请阅读使用说明书，确保正确操作。
基于usb技术的数据采集卡设计
ＦＴ２４５ＢＭ 的 主 要 功 能 是 进 行 ＵＳＢ 和 并 行 Ｉ／Ｏ 口 之间的协 议转换， 从主 机接 收 ＵＳＢ 数 据 ， 将 其 转 换 为 并行 Ｉ／Ｏ 数据流 格式送给 外 设 ； 同 时 将 外 设 并 行 Ｉ／Ｏ 数据转换为 ＵＳＢ 的数据格式传回主机。中间的转换工
Ｚｈａｎｇ，Ｂｏ Ｃｈａｎｇ，Ｔｉａｎｑｉｎｇ Ｊｉａ，Ｙｕｆｅｉ
摘要： 设 计 了 一 种 基 于 ＵＳＢ 总 线 的 数 据 采 集 卡 ， 采 用 ＡＴｍｅｇａ１２８ 单 片 机 结 合 ＩＤＴ７１３２ 双 端 口 ＲＡＭ 完 成 数 据 采 集 和 暂 存 ， 并 由 ＡＴ８９Ｓ５１ 单 片 机 通 过 ＵＳＢ 接 口 芯 片 ＦＴ２４５ＢＭ 完 成 与 上 位 机 的 数 据 传 输 。 详 细 阐 述 了 数 据 采 集 卡 的 硬 件 结 构 及 实 现 方 案 并对软件编程进行了介绍。 关键词： ＡＴｍｅｇａ１２８； ＦＴ２４５ＢＭ； ＵＳＢ 中图分类号： ＴＰ３６８．１ 文献标识码： Ａ
时 通 过 或 非 门 ７４ＨＣ０２ 将 ＣＥ 和 单 片 机 的 ＷＲ 和 ＲＤ
信号 组合， 产生访 问 ＵＳＢ 芯片的读 、写信号 ＵＳＢＷ 和
ＵＳＢＲ。 当 ＣＥ 为 低 电 平 时 ， ７４ＨＣ０２ 的 １ 脚 输 出 高 电
平 ， １０ 脚 输 出 始 终 为 高 电 平 ， １３ 脚 输 出 始 终 为 低 电
单片机开发与应用 文章编号：１００８－ ０５７０（２００６）０６－ ２－ ００３４－ ０３
中 文 核 心 期 刊《 微 计 算 机 信 息 》（ 嵌 入 式 与 ＳＯＣ）２００６ 年 第 ２２ 卷 第 ６－２ 期
基于 ＵＳ Ｂ 技术的数据采集卡设计
基于USB接口通讯的多传感器数据采集系统
Ｄａ ａ Ａｃ ｕ ｓｔ ｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｓ ｄ ｏ Ｂ Ｃｏ ｔ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆＳ ｎ ｏ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ＵＳ ｍｍ ｕ ｉａ ｉｎ ｉ ｎ ｃ ｔｏ
Ｓ Ｇ ｈ ｎ ・ ａ ＯＮ Ｃ ｅ ｇ ｙ ｎ ，ＹＵＡＮ Ｇ ｏ ｑ ｎ Ｉ Ｆ ｎ — ｎ Ｕ Ｗ ｅ ＩＫａ ｕ — ｉｇ ，Ｌ ｅ ｇ ｌ ｇ ，Ｆ ｉ ，Ｌ ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ： Ｂ；ｓ ｎ ｏ ；ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ＵＳ ｅ ｓ ｒ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｉ
０ 引言
这种方式硬件 电路 比较 复杂 ， 护不方 便 ， 维 因此 采用具 有 Ｕ Ｂ Ｓ
随着工业生产 的发展 ， 日益复杂 和庞大 的系 统需 要测控 的
通 信功能的单片机。系统 的原理框 图如 图 １所示 ， 主要 由 ６ 它 部 分组 成 ： 具有 Ｕ Ｂ通信功 能的微处 理器 、／ Ｓ Ａ Ｄ转换 电路 、 电源 转换及 管理 、 存储器 电路 、 各种传感 器的输 出信号 、 计算机 。系
ｐｔｒ ｎ ｉ ｌ ｅ．Ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｔｒ ｃ ｉ ｕｔ ａ Ｎ １ １ Ｃ ａｄｔｅ ｏｅｏ Ｕ Ｂｆｎｔ ｎｎ ｉ ｕｔ ｎｔ ａ Ｄ ９ ８ ｕｅ ｄｄｓ ａ ｄ ｈ ｒ ｏ Ｂ ｉ ｅ ａｅｃ ｃｉｗ ｓ ２ ３ Ｑ ， ｎ ｒ ｆ Ｓ ｃｉ ｉｇｃ ｃｉｕ ｉｗ ｓ ７ ３ ． ａ ｐｙ ｃｅ Ｕ ｎ ｆ ｒ Ａ ｈ ｃ ｕ ｏ ｒ Ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｓ ｓｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｎ ＵＳ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｔｍ ｆｓ ｎ ｏ ｓｂ ｓ ｄ ｏ Ｂ ｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｅ ＵＳ ｏ ｔ ｌ ｒａ ｈ ｏ ｅ Ａ ｄ ｉ ｎ ｃ ｔ ｏ ｋ ａ Ｚ— Ｂ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｔ ｅ ｃ ｒ ． ｎ ｏ ｏｅ ｔ ｅ Ｅ — Ｂ ｃ ｎｒ ｌ ｄ Ａ Ｄ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙ ｉ ｏ ｔ ｌｃｒ ｕｔ ｈ ｓ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓ ｄ ｔ ｃｅ ｙ ｓ ｎ ｏ ｓ ｗ ｒ ｍｐ ｓｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ— ｈ Ｚ ＵＳ ｏ ｔ ｌ ／ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｂ ｓ ｃ ｎ ｒ ｉ ｉ．Ｔ ｕ ｈ ａ ａ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅ ｉ ｏ ｄ ｔ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｃ
基于USB接口的多路温湿度采集系统设计
ＳＴ １ Ｈ Ｉ 的数字 接 口符 合 ＩＣ 议 ，通 过编 程 ，利用 单 片机 的输 入输 出 引脚模 ２协
拟ＩＣ 议 ，实现对 传感 器ＳＴ １ ２协 Ｈ １的数 据读取 。在 读取传 感器Ｓ Ｔ ｌ Ｈ Ｉ过程 ，也
是信 息 进 行 交 互 的过 程 。在 这 一 过 程 ，特 别 注 意 的是 ，当 等待 某 种状 态
两 个独 立传 感器 往往 给工 作 带来 不便 ，采 用 一体化 的温湿 度传 感器 受 到很
大欢 迎 。
现代 工业 生产 和科 学研 究对 数据采 集 系统 的要 求 日益 提 高 ， 目前 比较 通 用 的方法 已逐 渐不 能适 应其 要 求 。例如 在Ｐ 机或 工 控机 内安 装数 据采 集 ｃ
设备端传 向主机。Ｕ Ｂ 口以其方便易用 的接 口数据传输方式 ，更适合大多数场所 的应 用。 Ｓ接 关键 词： Ｕ Ｂ Ｓ ；多路温湿度采集 ；传 感器 中图分类号：Ｔ ２ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号：１ ７ － ７ ９ ２ １ ）０ １ ０ ３ ０ Ｐ ６ １ ５ ７（ ０ ０ ６ ０ ８ － １
等 ，硬件 总体 结构如 图 ｌ 所示 。
通过 标定 得到 的校准 系数 以程序 形式 储存 在芯 片本身 的０ Ｐ￣ Ｔ Ｐ存中 。通过 两 线制 的串行 接 口与 内部 的 电压 调 整 ，使外 围 系统集 成 变得 快速 而简 单 。微
小体 积 、极低 功耗 等优点 使其 成为各 类应 用 中的首选 。 ３系统 实现
温湿 度 传 感器 在气 象 、环 保 、纺 织 、生化 等 行业 应 用量 很 大， 外温 另
湿 度传 感器 在农 业 、食 品 、木 材 、煤 炭 、陶 瓷原料 陈 腐等 行业 也起 着 相 当 重 要 的作用 。温 湿度 是两 个独 立 的参 量 ，在很 多场 合 彼此 不分 离 ，因 此 ，
基于USB2.0和COMS传感器的图像采集系统设计
图 １ 系统 框 图
表１ Ａ Ｃ 一 １ Ｄ Ｓ １ ２ 典型参数 １ ＰｒＮ ｍ ｅ ａ ｕ ｂｒ ｔ
Ｐｘ ｌ ｉｅ ｉｅ ｚ Ｓ
类 数码 产 品 、 安全 系统 、 医学 等不 同 的领 域 ［ ］本文 Ｈ。 设 计 了一个基 于Ｃ ＯＭＳ 传感 器 的高 速 图像采 集 系统 ， 体 积小 、 发 方便 ， 开 可应 用 于 指纹 检 测 、 全 监控 等 安 方面， 也可做 为 图像 配 准 的实 验平 台。
Ｆ Ｇ ２５－ Ｑ１４ 约有５ Ｐ ＡＸＣ Ｓ ０Ｔ ４ ， 万个逻辑 门， １电平 可 接２ １
２ 硬件设 计
２１ 图 像传 感器 驱动 ．
２０ 年 ８ ０日收 到 ０６ 月３
第 一 作 者 简 介 ： 慧 贞 ， ， １８ 一 ） 汉 族 ， 航 、 导 与 控 制 专 业 林 女 （９ ２ ， 导 制
中图法分类号 Ｔ ９ ９８ 文献标识码 Ｎ １ ．；
Ａ
随着超 大规模 集成技 术 的发 展 ，ＭＯ 图像传 感 Ｃ Ｓ
器 发展 强劲 ． 已能 在 芯片 内集 成时 序和 控制 电路 、 放
大 、／转换 、 ＡＤ 信号处理等模块。 与传统的Ｃ Ｄ Ｃ 图像传
感 器 比较 而盲 ，Ｏ 传感 器虽 图 像 的 噪声 偏 大 ， Ｃ ＭＳ 但 有 功耗 低 、 本低 ， 成 体积小 ， 成度 高 的优 点 。 集 随着制
摘
要
设计 了一个基于单色Ｃ ＭＳ Ｏ 图像 传感 器的图像采集 系统 ， 对其硬件 系统 进行 了详 细分解 ， 主要 针对Ｃ Ｍ 传感 器的驱 Ｏ Ｓ Ｃ ＭＳ Ｏ 图像 传感器 Ｕ Ｂ 图像采集 Ｓ
动及Ｕ Ｂ 口传输 控制电路进行 了描述 ， Ｓ接 核心控制芯片为Ｆ Ｇ 最后给出了软件部 分的设计 。 Ｐ Ａ， 关键词
usb数据采集卡使用说明书V2.0
豆豆电子-迷你USB数据采集卡一、产品简介豆豆电子-USB数据采集卡是一款基于USB总线的多功能信号采集卡，具有12路单端模拟信号采集、2路模拟信号输出、8路数字信号输入/输出、1路PWM输入、1路计数器及2路PWM输出。
可用于传感器信号数据采集与分析、工业现场监测与控制、高等院校科研与教学等多种领域。
使用豆豆电子-USB可以将传感器和控制器与计算机结合在一起，利用计算机强大的数据处理能力和灵活的软件编程方式，对信号进行分析、处理、显示与记录，从而用低廉的成本取代多种价格昂贵的专用仪器，并且能通过编程来获得免费的功能升级。
先进的设计理念、丰富的硬件功能与简洁的编程方式使豆豆电子-USB成为企业和科研机构必备的强大设计工具。
豆豆电子-USB采用USB2.0高速总线接口，总线极具易用性，即插即用，是便携式系统用户的最佳选择，可以完全取代以往的PCI卡。
豆豆电子-USB可工作在Win9X/Me、Win2000/XP/WIN7等常用操作系统中，并提供可供VB, VC,C++Builder, Dephi，LabVIEW，Matlab等常用编程语言调用的动态链接库，编程函数接口简单易用，易于编写应用程序。
单位：mm二、性能指标2.1、USB总线性能●USB2.0高速总线传输●使用方便，能够实现自动配置，支持设备的热插拔即插即用2.2、模拟信号输入●模拟输入通道： 12路单端●输入端口耐压： 0—3.3V●输入信号量程： 0—3.3V●模拟输入阻抗： 10M●分辨率： 12Bit(4096)●最大总误差： < 0.2%●采样时钟： 100sps-100Ksps内部时钟（多通道50K）2.3、模拟信号输出●模拟输出通道: 2路单端（同步）●模拟输出范围： 0-3.3V●模拟输出电流: 1毫安●分辨率： 12Bit(4096)●非线性误差： ±2LSB●扫描时钟： 1sps-1000Ksps内部时钟2.4、数字信号输入/输出●输入/输出通道： 8路●输入/输出模式： 全输入/全输出●输入电平： 兼容TTL或CMOS●输出电平： CMOS2.5、PWM测量输入●个数： 1●输入电压： 0-3.3V●输入频率： 1—1MHz●输入占空比： 1%--99%●频率及占空比测量误差：1%2.6、计数器●计数器个数： 1●输入电平： TTL或CMOS●计数位： 32位（最大65535*65535）2.7、PWM输出●PWM输出通道： 2●PWM输出电平： CMOS●输入占空比：1%--99%●输出频率：1—1MHz2.8、工作温度●0℃ - 70℃三、应用领域便携式仪表和测试设备传感器信号采集与分析工业控制四、软件支持提供Windows95/98/NT/2000/XP/WINDOWS 7（32bit）下的驱动程序，提供通用DLL文件，并提供在LabVIEW和LabWindows图像化语言编写的应用软件范例程序。
通用USB接口的数据采集系统的设计
（ｉｙ ｒ ｌ ｉｅｓｙＩｆ ｒ ａｉｎＩｓ ｔｔ， ｎ ｉ ７ ０பைடு நூலகம்５ Ｃｈｎ ） Ｌｎ ｉ ｍａ ｖ ｒｉ ｏ ｍ ｔ ｔｕｅＬｉｙ ６ ０ ， ｉａ Ｎｏ Ｕｎ ｔｎ ｏ ｎｉ ２
Ａ ｓｒ ｃ： ａ ｃ ｕ ｓ ｉ ｙ ｔ ｕ ｉｇＣ ｇ ａ Ｃ８ ５ １ ２ ａ Ｍ Ｃ ａ ｄ ｔ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ Ｂ ６ ４ａ ＵＳ ｏ ｌ ｌ ｈｐ ｓ ｅｉｎ ｄ ｂ ｔ ｔ Ａｄ ｔ ｑ ｉ ｔ ｎｓ ｓ ｍ ｓ ａ ａａ ｉｏ ｅ ｎ ｙｎｌ ０ １ ０ ｓ ０ Ｕ ｎ Ｎａ ｏ ａ Ｓ ｍｉ ｄ ｃ ＵＳ Ｎ９ ０ ｓ Ｂｃ ｎ ｏ ｃ ｉ ｉ ｄ ｓ ｅ ． ｉ ｏ ｏ ｒ ｇ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ＣＵ； Ｂ； Ｄ， ａａｃ ｌ ｃ ｉｎ ｙ ｒｓ Ｍ ＵＳ Ａ／ ｄ ｔ ｏｌ ｔ ｅ ｏ
１ ３Ｕ Ｓ ． Ｂ
ＵＳ Ｂ的拓 扑结 构如 图 １ 示 。 所
过数／ 模转换器变换成模 拟信号控制外部设备， 输出的
开 关 量 信 号 也 可 以直 接 用 于 控 制 目的 。 目前 通 用 的 通 过 数 据 采 集 板 卡 采 集 的方 法 存 在 着 以下 缺点 ： 装麻 烦 ， 受机 箱 内环境 的干 扰 而导 致 安 易 采集 数据 的失 真 ， 受 计 算机 插 槽数 量 和 地址 、 易 中断 资
源的 限制， 可扩展性差 。 而通用串行总线ＵＳ Ｂ的出现，
很 好 地 解 决 了上 述 问题 ， 容 易 实 现 便 捷 、 成 本 、 很 低 易 扩展 、 可 靠性 的数 据 采集 ， 表 了 现代 数 据采 集 系统 高 代
的发展趋势 。
作者简介： 张伟， 硕士， 主要研究方向为计算机控制、 智能控制。
基于USB的现场总线实时网络数据采集器
摘 要 ： 对 目前 基 于 Ｐ 针 Ｃ机 终 端 监 控 的 现 场 总 线 实 时 网 络 数 据 采 集 系统 ， 法 脱 离 Ｐ 无 Ｃ机 独 立 工 作 的 缺 点 ， 以基 于 热 浸 镀 锌 ５ 艺 的 Ｒ ４ ５总 线 网络 为 例 ， 要 介 绍 了现 场 总 线 实 时 网 络 的 结 构 和 工作 原 理 ； Ｃ ７ ６ ０３为 核 心 设 计 了基 － Ｓ一 ８ 简 以 Ｙ Ｃ８ １
口模式 ， 使用 Ｐ Ｒ Ｂ和 Ｐ Ｒ Ｄ双 向 ＦＦ ＯＴ ＯＴ ＩＯ数 据线 ， 构成 通 向 ２ 个 Ｆ ２端点 ＦＦ Ｅ ２ Ｅ ６ 的 １ Ｘ ＩＯ（ Ｐ 、 Ｐ ） ６位数据 接 口， Ｐ Ｅ ２与 Ｅ ６分 Ｐ 别对应 ２Ｋ Ｂ的内部 ＦＦ Ｅ ６设置为 自动输 出模式 ， ＩＯ． Ｐ 端点 Ｅ ２ Ｐ
于 Ｕ Ｂ的现场 总线 实时 网络数据采 集器。该采 集器能够脱 离 Ｐ Ｓ Ｃ机独 立完成实时采集数据和 实时监控 总线网络 的任务。
关 键 词 ： Ｓ 现 场 总 线 ； Ｓ一 ８ Ｇ Ｉ Ｕ Ｂ； Ｒ ４５； ＰＦ与 Ａ Ａ； 据 采 集 Ｔ 数
中图分类号 ：Ｐ １ Ｔ ２６
文献标识码 ： Ａ
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图 ２ 采集 系统总体框图
图 ６ １ ８ ４ Ｃ 连 接示 意 图 ２６Ｌ Ｄ
总线 ，Ｅ Ｐ ２为多路复用 ＩＯ口。 ／
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２ １ 数据采集器与 ４ ５总线 网络 串口通信 接 口电路模块 ． ８
通用型USB接口数据采集系统使用说明
GL_UNIIF 广陆通用型USB 接口数据采集系统使用说明 备注：按您按以下步骤操作：1.必须先将本机的所有杀毒软件关闭。
2.安装光盘中 USB 驱动程序3.安装光盘中 量具数据采集软件4.其它设置请参阅本使用说明书备注：如果光盘损坏或丢失，请到 /education/education-246.html 下载使用说明书和驱动程序。
点击下载>>>> 使用说明书点击下载>>>> 驱动程序本产品是一种通用型的电子数显量具的数据采集系统，即插即用及多格式识别是其主要特点，同时兼有转换测量方向，远程采样和传感器清零等方便实用的功能。
该产品采用USB 接口与PC 通信，以方便用户在PC 屏幕上直接观察所测数据、对数据采样或传感器清零，也可由量具操作者在适配器端对数据采样或清零。
本产品通用于我公司生产的各种电子数显卡尺、数显高度尺、数显千分尺和数显千分表等产品的数据采集和数据管理。
一．产品外观示意图①量具连接线：用户根据自己所使用的电子数显量具的种类选择相应的连接线缆。
该线缆一端连接量具的数据口，另一端连接适配器的量具接口。
量具连接线②采样开关：用户可按下该按钮对数据进行采样。
③拨码开关：用户拨动该开关，可以改变量具的测量方向。
即正向变为负向，负向变为正向。
④外部采样接口：该接口用于连接外部采样按钮，一般是脚踏式采样开关。
⑤红灯：电源指示灯。
⑥黄灯：数据指示灯，当其闪烁时表示有数据发送。
⑦USB插头：用于连接PC机。
二．安装驱动程序第一次使用时，当适配器的USB插头与PC连接后，PC屏幕会弹出提示窗口要求用户安装驱动程序，每次提示时选择安装光盘目录下的“CDM 2.06.00 WHQL Certified”文件夹即可找到驱动程序，直至安装完成。
三．操作成功安装驱动程序后，将量具与适配器连接，适配器与PC机连接，安装并打开数据采集软件，设置通信协议为“AUTO1”，波特率为“9600”，端口名称为相应的串口号（一般是“COMx” 的形式，x为串口序号，通常是下拉列表中的最后一个）。
即插即用的数据采集系统
即插即用的数据采集系统2004 年8 月16 日16:8NI 融合了两项热门测量技术为您提供完整的即插即用数据采集系统。
前端，利用传感器即插即用(Sensors PlugPlay)技术，NI 数据采集软硬件可以自动检测到您所使用的传感器类型，并使用它的电子数据信息(electronic data sheet)将传感器信号自动转换成工程单位信息。
后端，NI 数据采集硬件设备使用即插即用USB 连接技术为用户简化系统配置和安装过程，同时又提高系统的便携性。
还有许多USB 接口的数据采集设备都附带现成即用的数据记录软件，从而可以马上就开始采集数据。
即插即用的数据采集系统构架：传感器传感器PlugPlay USB 接口的数据采集卡USB LabVIEW 最新USB 接口DAQ/SCXI 产品列表：产品型号描述I/O 通道价格SCXI -160016-bit, 200 kS/s,USB 接口的数字化仪，用于模块化信号调理系统Up to 352 AI $995 DAQPad-6016 16-bit, 200 kS/s，带有扩展DIO 的多功能数据采集卡16 AI / 2 AO / 32 DIO / 2 CTR $1,195 DAQPad-6015 16-bit, 200 kS/s，多功能数据采集卡16 AI / 2 AO / 8 DIO / 2 CTR $995 USB-9215 16-bit, 20 kS/s，同步采样模拟输入设备 4 Simultaneous sample-and-hold AI $445 USB-9211 24-bit, 12 S/s，热电偶输入设备 4 Thermocouple AI $395 学习简化数据采集系统―从前端传感器到后端计算机的完全即插即用方案什么是传感器即插即用技术？USB 连接技术在数据采集中的应用了解NI 独特的即测即用数据采集技术?(适合数据采集初学者) 试用报名参加即插即用的数据采集系统免费技术研讨会即插即用便携式数据采集系统视频教程免费下载数据记录程序代码购买支持Sensors PlugPlay 的测量设备USB 接口数据采集产品LabVIEW 7.1 图形化编程软件登陆留言簿，免费索取即插即用数据采集产品资料，留言申请NI 工程师的免费技术咨询...需要帮助吗？免费咨询电话:8008203622,或点击“请打电话给我！”，。
多传感器动态参数实时采集与存储方法研究
多传感器动态参数实时采集与存储方法研究韩力;王世赞;王军;王磊;何昕【摘要】In order to solve the problems that the existing data acquisition system cannot have many channels, high speed and real-time storage at the same time, a real-time collection and storage method of multi-sensor dynamic parameters based on FPGA and large-capacity flash was proposed.The system took FPGA as the core processor to control and read the analog-to-digital conversion chip, added check bytes after the conversion, realized the high-efficiency data interaction with the flash through the double FIFO buffers, and used data back-up to increase storage reliability, then it took free-running interfaces between double flash to improve data storage speed.Finally, the core processor communicated with host computer by USB ports to achieve high-speed data transfer.The experimental results show that the acquisition-frequency of system can reach 2 MHz, the rate of real-time storage can come to 50 MByte/s with one Flash and 100 MByte/s with double Flash.Under the condition of strong vibration dynamic testing, this system can reliably collect the output signal from the sensor with the absolute error within 1 mV and without error rate, so it meets the requirements for stabilization, reliability, high precision and anti-interference ability.%针对现有的数据采集系统无法兼备通道数多、速度快、实时存储的问题,提出一种基于可编程逻辑器件和大容量Flash的多传感器动态参数实时采集与存储方法.该系统以FPGA为主控制器,实现对模数转换芯片的控制与读取时序;转换后添加校验字节,通过双FIFO缓存方式实现和Flash的高效率数据交互;双Flash实现采集数据备份,增加存储可靠性;双Flash之间总线相互独立,提高数据存储速度;最后通过USB接口实现与上位机的高速数据传递.实验证明:该系统的单通道采样速率可达2 MHz,实时存储速率单片Flash可达50 MByte/s字节,双片可达100 MByte/s,在强振动动态测试环境下,能够可靠地采集传感器的输出信号,采集绝对误差在1 mV以内,数据无误码率.满足振动测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2017(032)005【总页数】8页(P372-379)【关键词】可编程逻辑器件;双FIFO;双Flash;实时存储;USB【作者】韩力;王世赞;王军;王磊;何昕【作者单位】苏州科技大学, 江苏苏州 215009;白城兵器试验中心, 吉林白城137001;苏州科技大学, 江苏苏州 215009;苏州科技大学, 江苏苏州 215009;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林长春 130033【正文语种】中文【中图分类】TP274+.2在高强度振动动态测试过程中，需要对加速度、局部受压[1]情况、零件温度等一系列参数进行采集、分析。
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2008年 第11期仪表技术与传感器I nstru ment Technique and Sens or 2008 No 111 基金项目:中国电子科技集团公司技术创新基金项目收稿日期:2007-11-05 收修改稿日期:2008-06-11基于USB 接口通讯的多传感器数据采集系统宋成艳1,袁国庆2,李凤玲1,傅 巍1,李 凯1(1.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001;2.哈尔滨飞机工业集团,黑龙江哈尔滨 150001) 摘要:基于US B 接口通讯的多传感器数据采集系统以EZ —US B 控制器为核心,由EZ —US B 经控制电路实现对模数转换的控制,从而将被测系统中各传感器检测到的参数通过US B 接口输入到计算机并显示出来。
系统硬件主要采用以AN2131QC 为核心的US B 接口电路和以模数转换器AD7938为核心的US B 设备功能单元电路。
系统软件采用Keil C51语言编写芯片固件程序、采用VC ++语言编写US B 设备驱动程序和W in32应用程序。
关键词:US B;传感器;数据采集中图分类号:TP368 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2008)11-0101-03Da t a Acqu isiti on System of Sen sors Ba sed on USB Co mm un i ca ti onS ONG Cheng 2yan 1,Y UAN Guo 2qing 2,L I Feng 2ling 1,F U W ei 1,L I Kai 1(The 49I n stitute of Ch i n a Electron Sc i ence and Technology Corpora ti on,Harb i n A i rcraft I ndustry Corpora ti on,Harb i n 150001,Ch i n a)Abstract:The data acquisiti on syste m of sens ors based on US B communicati on t ook an EZ 2US B contr oller as the core .And the EZ 2US B contr olled A /D conversi on by its contr ol circuit .Thus the para meters detected by sens ors were i m ported t o the com 2puter and dis p layed .The core of US B interface circuit was AN2131QC,and the core of US B functi oning circuit unit was AD7938.The fir mware p r ogra m of the syste m was written by Keil C51language and the US B driver and W in32app licati on by VC ++.Key words:US B;sens or;data acquisiti on 0 引言随着工业生产的发展,日益复杂和庞大的系统需要测控的点和参数越来越多,导致数据采集系统日益复杂而庞大。
目前,建立在单片微型计算机和微电子技术基础上的存储测试技术已广泛地应用于兵器测试、环境控制、石油测井、生物、医学、航空、航天等领域,其核心是将微测试系统直接放入被测体内,直接测试被测体在工作过程中的各种主要参数,将数据存储起来,将存储的数据通过计算机接口读出。
然而,数据采集通常采用I S A 总线、PC I 总线、422、485等接口形式的A /D 采集卡,这种板卡不仅安装麻烦,且易受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制。
为了解决日益增加的PC 外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾,I ntel 、DEC 、M icr os oft 等公司联合提出一种新的串行总线接口规范———US B 串行通信标准[1]。
于是提出了一种基于US B 接口通讯的多传感器数据采集系统的完整解决方案。
1 系统总体设计及功能在微处理器和US B 控制器的设计有2种方式可供选用:一种普通的单片机加上专用的US B 通信芯片组成;另一方式是采用具有US B 通信功能的单片机。
前一种方式,US B 通信芯片只处理与US B 相关的通信工作,而且必须由外部微处理器对其控制才能正常工作,这些芯片必须提供一个串行或并行的数据总线与微处理器进行连接。
此外,还需要一个中断引脚,当数据收到或发送完,这个中断引脚会向单片机发出中断请求信号。
这种方式硬件电路比较复杂,维护不方便,因此采用具有US B 通信功能的单片机。
系统的原理框图如图1所示,它主要由6部分组成:具有US B 通信功能的微处理器、A /D 转换电路、电源转换及管理、存储器电路、各种传感器的输出信号、计算机。
系统硬件电路主要芯片为AN2131QC 和AD7938。
系统软件分为3个模块:采用Keil C51语言编写AN2131QC 的芯片固件程序、采用VC ++语言编写US B 设备驱动程序及采用VC ++语言编写W in32应用程序。
图1 系统原理框图系统可实现如下功能:使用内部US B 接口提供的+5V 电源,并具有供电指示灯;采用全速块传输;具有模数转换指示功能,实时显示所采集到的波形,并可进行保存和回放;系统的采样频率可调(由AN2131QC 控制),输入信号幅度范围为0～+5V;可读取该采集卡的US B 设备描述符和配置描述符。
2 系统硬件设计基于US B 接口通讯的多传感器数据采集系统的硬件分为 102 I nstru ment Technique and Sens orNov 12008 两大部分:以AN2131QC 为核心的US B 接口电路和以模数转换器AD7938为核心的US B 设备功能单元电路,部分详细电路图如图2所示。
AN2131QC 是基于US B1.1的外设通信控制芯片,主要特点:四时钟周期的8051内核;2个快速存储器到存储器的数据传送指针;扩展的中断,包含有多个USF B 数据传输中断;8k 内部RAM ,用于存放程序和数据,支持外部存储器;灵活的固件程序升级;32个输入输出管道,其中同步传输支持1024B 长度数据传输;多种固件程序引导方式,方便的固件程序升级办法。
AD7938包含了采样/保持及A /D 转换,8通道模拟输入,12位转换精度,能够满足多传感器多输出的特点;数据的总吞吐率高达115M bp s,平均每通道采样率高达600kbp s;低噪声、宽带的差分跟踪保持电路,处理的输入信号频率能达50MHz;快速的系统响应时间,转换时间524ns,跟踪保持采样时间125ns.图2 系统硬件设计的部分详细电路图3 系统软件设计311 芯片固件程序设计US B 控制芯片AN2131QC 的固件程序控制整个硬件系统的运行,并负责处理PC 机发来的各种US B 设备请求,以完成它们之间的数据传输。
系统固件程序采用Keil C51语言编写,在AN2131QC 内置的8051内核中运行,实现对该芯片功能的控制。
代码可以固化在ROM 内,也可通过US B 总线从主机下载到内部RAM ,这样更易于修改、调试和更新。
芯片上电后自动完成列举过程,完成列举后便可作为一个缺省US B 设备与计算机通讯,此时即可进行固件下载。
下载完后,8051内核脱离RESET 状态开始执行代码。
可以通过固件对US B 设备进行重列举。
固件主程序实现流程图如图3所示。
该程序首先初始化所有的内部状态变量,然后调用T D_I nit()函数对固件的全局状态变量进行初始化(主要包括P A,P B和PC 的初始化以及其它用到的寄存器的初始化),并打开中断。
之后,固件程序开始列举US B 设备(调用U sb D isconnect ()函数),直至在端点0上接收到SET UP 令牌包时为止。
一旦接收到SET UP 令牌,其将重复执行下面的任务分配过程:(1)调用函数T D_Poll (),以完成用户指定的任务;(2)判断是否有US B 设备请求(SET UP 令牌)。
如果有,则调用ParseContr ol_Transfer ()函数进行相应的处理。
如果没有,则继续向下执行。
(3)检测US B 总线是否空闲。
如果空闲,则调用程序T D _Sus pend (),交由用户处理。
在T D_Sus pend ()返回真值后,它将调用EZ US B_Sus p ()函数,以使8051处于空闲状态。
这时,只有US B 总线活动或芯片WAKE UP#管脚活动,才可能将8051重新激活;(4)8051被激活后,固件程序将首先调用EZ US B _Resu me ()函数,使8051从空闲状态中恢复出来,然后再调用T D _Re 2su me ()函数处理用户指令[2]。
图3 固件主程序流程图312 USB 驱动程序设计在W indows 体系下,W in32应用程序、US B 设备驱动程序和US B 外部设备的层次结构如图4。
在此层次结构中,US B 总线驱动程序由操作系统提供,管理US B 总线的各种命令,直接对US B 控制器硬件操作。
US B 设备驱动程序通过US B 总线驱动程序与US B 设备通讯,所有US B 命令、读写操作通过总线驱动程序转发给US B 设备,因此US B 设备驱动程序不具体对硬件编程,但必须定义与外部设备的通讯接口和通讯的数据格式,也必须定义与应用程序的接口。
在具体应用中,通过编制上层应用程序和设备驱动程序(它们运行在上位机中)来实现对US B 设备的控制和数据的传输[3]。
图4 US B 设备、驱动程序、应用程序的层次结构313 W i n 32应用程序设计W in32应用程序主要负责读取系统硬件所采集的数据,并实时显示波形。
表1列出了系统界面包含的主要控件及其实现的功能。
按下“启动”按钮,首先调用U sb Open D river ()打开指定的US B 设备;然后向AN2131QC 的块端点OUT7发送数据0xl A ,以启动定时器0,产生模数转换的方波信号;之后复位管道8 第11期宋成艳等:基于US B接口通讯的多传感器数据采集系统103(I N2),准备接收数据,最后调用_begin thread()函数启动接收数据线程。
该线程循环向管道8发出I O CT L_EZ US B_BULK_ RE AD请求读取系统硬件所上传的数据,如果返回的数据长度为512,则说明读取数据成功,这时激活画图区域,画出图形。