实践与经验!!!基于总线和单片机!!!!/(8O<=->!!!!!!!!!!!!的数据采集系统设计!!!!!!!丁伟雄#宋晓光#杨定安’佛山科学技术学院计算机系#佛山-+OJJJ(摘要)本文介绍了基于!"#总线的数据采集设备的开发方法#包括硬件设计$$%&’()&*+固件,设计$基于-%./0(1驱动程序模型+-23,的设备驱动程序设计以及应用软件的设计#同时也介绍了基于!"4的远程数据采集系统%关键词)通用串行总线&数据采集&单片机引言的一种专用芯片/(GAHIJ+%该芯片内部集成微处理器接口$KLKM存储器$时钟发生器$串行接口引擎在工业生产和科学技术研究的各行业中#常常要.(LN;$收发器$电压转换器#支持&?$$微波接口%对各种数据进行采集现在常用的采集方式是在#"#多路模拟输入信号经多路模拟开关控制将其中机或工控机内安装数据采集卡#如$%&卡$’()*++卡的一路接入串行$%&转换器#$%&转换器经光电隔离和卡%采集卡不仅安装麻烦#易受机箱内环’()*,-后串行输出到移位寄存器#移位寄存器将此结果转为境的影响而且由于受计算机插槽数量和地址中断#$O位并行数据#O<=->系统通过O位的并行接口传送资源的限制不可能挂接很多设备而通用串行总线#%$%&转换器采集的数据#存储在KLKM存储器中&一旦简称的出现能很好地解决./01234567(34167895:/(8;KLKM存满#(LN立刻对数据进行处理:然后O<=->系以上这些冲突%我们利用,<=->单片机设计了基于统将数据从KLKM存储器中读出#由收发器通过数据/(8总线的数据采集设备#并可与?$@*,-结合起来线.&P$&);送至主机%/(8A<IJ+与,<=->的具体接实现数据的远程采集%口电路如图+所示%图+中/(8A<IJ+的=QRM/S与O<=->的@S$Q>相连#即/(8A<IJ+的时钟输出为!系统硬件设计O<=->提供时钟输入%/(8A<IJ+的复位端接’=电/(8数据采集系统硬件模块主要由串行$%&转路以保证复位电路可靠地工作%由于晶振频率较高#换器$,<=->芯片$/(8接口芯片和多路模拟开关等结合/(8A<IJ+内部网络#在@M/S端串接>JJDK组成%硬件总体结构框图如图>所示%电容及*TJDU电感#起稳定内部振荡频率的作用%现代计算机!总第二图>硬件总体结构框图一五接口芯片采用公司图+/(8A<IJ+与O<=->接口电路/(8A6B1C067(3D1EC0F9EBC4期"!"#$%&’"!()*+%,--./!T<实践与经验!系统软件设计序’但并不针对数据采集设备’因此需用33N开发工具设计专用的"4$设备驱动程序(在本设计中由四系统软件包括设备固件#"#$设备驱动程序和个模块实现)初始化模块#即插即用管理模块#电源管应用程序$理模块以及O2.功能实现模块(%!&设备固件"#$%&’(%)*设计此处固件是指固化到%&’()*+,-./中的程序’其主要功能是0!控制123转换器的采样("控制芯片"4$5&67+接受并处理"4$驱动程序的请求及应用程序的控制指令(现主要介绍8&’()系统如何控制"4$控制器9"4$5:67+;与主机的通信(%&’()系统对"4$控制器的操作是严格按照"4$协议)<)进行的(按照"4$协议)<)的规定’"4$图J"4$系统驱动程序层次关系传输方式分为=种)控制传输’块传输’同步传输和中断传输(在实际开发中使用了控制传输和块传输(控初始化模块提供一个入口函数3F@GHF*AMFP9;’所制传输主要用来完成主机对设备的各种控制操作’也有对各种O-,9O2.-HQRHEM,STUHMVO-,请求包;的处理就是用来实现位于主机上的"4$总线驱动程序9"40例程都在此入口函数中做出定义($3<4>4;以及编写的功能驱动程序对设备的各种控制即插即用管理模块实现"4$设备的热拔插及动操作(块传输主要用来完成主机和设备间的大批量数态配置(当硬件检测到"4$设备接入时’?@ABCDE:%据传输以及对传输数据进行错误检测9若发生错误’查找响应的驱动程序’并调用它的3F@GHF*AMFP例程’它支持*重传+功能;(,A,9即插即用;管理器调用驱动程序的1BB3HG@TH例%&’()系统控制"4$控制器的工作过程可以简程’告诉它添加了一个设备-在此处理过程中’驱动程单地概括为)当"4$控制器从"4$总线检测到主机序收到一个设备启动请求9O-,W/5W4X1-XW3*YO’*;启动的某一传输请求后’通过中断方式将此请求通知的O-,(同理’当要拔