文档介绍：接口在数据采集系统中的应用
接口在数据采集系统中的应用
唐玲
(南昌大学信息工程学院计算机科学系,南昌)
摘要:通用串行总线( )作为一种标准的计算机可以支持快速、双向、同步传输及热插拔,使用
灵活、方便。本文介绍了一个数据采集系统的设计过程,重点阐述了通信接口和设备软件设计两个部
分。
关键字: 接口; ; ;数据采集系统
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:
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引言数据采集系统的硬件部分包括接口、微
在众多工业生产和科研过程中,有很多地方都控制器以及通信接口。其中接口可以采用
要对外界的信息进行数据采集,常用的数据采集方传统的设计方法,根据采集的精度、速率、通道数
式是在机或工控机上安装数据采集板卡。由于数等各项要求选择合适的转换芯片。通信接口
据采集板卡通常使用的是或总线接口,板的实现主要由控制器完成,只要选择合适的
卡安装麻烦、易受机箱环境的干扰,而且板卡需要控制芯片和微控制器进行连接即可。本文重点介绍
的资源往往受到机内挂接设备多少的限制,板卡通信接口的实现方法。
开发成本较高,可靠性差。与和等一些传芯片选择
统的总线相比, 设备可以热插拔,设备插入通信协议的复杂性,使得控制器必须具
后,操作系统可以自动进行设备检测、安装和配置, 备智能化, 控制器需要检测及响应主机的各种
而且开发时便于调试,数据传输可靠性高,还具有通信事件、与主机进行数据交换及完成电源管理等
便携和距离上的优势。工作。目前市场上的控制器芯片主要有两种:一
数据采集系统的硬件设计种是需要外接微处理器的,如公司的
和公司的另一种是
内置的,如公司的。如果选用
★年南昌大学校基金项目( 接口教学实验
内置的控制器,开发人员除了要设计控
系统的研制与开发, )
科技广场
制器与物理接口的连接电路及与功能模块的连
接电路以外,还需要学习特定的各种特性及指
令系统等内容。而使用外接的控制器,开
发人员只要选择自己熟悉的单片机,像扩展其他接
口芯片一样将单片机与控制器连接,就可以专
注于接口的具体实现技术。
本文中使用(以下简称)芯片作
为控制器。它支持规范;内部集成了串
行接口引擎( )、存储器、收发器和电压调
整器;可以通过高速并行接口( )与各种微处
理器进行连接。图二与的连接示意图
硬件电路设计单片机固件程序是指固化到中的
数据采集系统使用微控制器,系统硬程序。一个数据采集设备的固件程序主要负责
件电路结构图如图一所示。与的连接示意初始化各硬件单元、设备配置、采样控制和
图如图二所示。其中的~ 作为双向数据通信。固件程序可以采用前后台的方式。前台
并行数据传送端口与的并行数据端口~ 程序在初始化各种参数之后,开始不断的循环,根
相连; 的信号接低电平,表示使用单据各种系统标志实现用户功能、发送请求和处
地址数据总线配置; 的作为命令和数理总线事件。后台程序完成数据传输。
据状态选择信号与的相连,当片选信号有效本文中数据采集系统通过端点的中断传
时,若= ,表示给发送命令,若, 输方式进行数据采集。在设备工作过程中,当
向写数据或读数据; 的()和从总线检测到主机启动的某一种传输请求后,
()分别和的和连接实现对就通过向发出一个中断请求,中断服
的读写控制; 的频率输入由的务程序从的数据缓冲区中读取数据包传递给主
提供; 与采用中断方式进行数据交换,所循环,并对的控制寄存器和数据寄存器进行相
以将的与的()相连,则应的设置。主循环收到数据包后,对传输请求作出
当从主机接收到数据时,可以触发的外相应的处理。传输请求可以是标准的设备请求,也
部中断,进入单片机的中断服务程序。可以是厂商请求,在数据采集系统中,用户可
以编写启动和停止数据采集的厂商请求,对采
样进行控制。固件程序主程序流程如图三所示。
设备驱动程序设计
设备驱动程序遵循驱动程序
模型( ), 主要实现设备初始化、即插即用
图一数据采集设备的硬件结构图创建和删除设备、功能定义及功能实现和
软件设计的调用处理等功能。它与
软件程序包括主机端软件和设备端软设备之间的信息交换,是通过向总线驱动程序
件两个部分。主机端的软件主要包括设备驱发送包含( )的来实现。
动程序和用户应用界面。设备端软件是单片机设备驱动程序的工作过程基本如下:当应用程
固件程序,主要实现协议栈、完成对控制序需要对设备进行操作时,它调用
器的控制、响应主机命令、进行数据传输及具体的函数来向设备