基于USB2．0接口的瀝青拌和站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言
數(shù)據(jù)采集是指采集溫度、壓力、流量、位移等信號(hào)量．再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的過程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。目前在統(tǒng)一的USB接口上實(shí)現(xiàn)了中低速外設(shè)的通用連接，例如鍵盤、鼠標(biāo)、游戲桿、顯示器、數(shù)字音箱及MODEM等。USBl．0的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到12 Mb／s．USB2．0的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)480 Mb，s，對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。如何將USB2．0接口應(yīng)用到高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，是今后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)研究方向。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)采集瀝青拌和站主機(jī)送往打印機(jī)的數(shù)據(jù)，并將其傳到計(jì)算機(jī)供數(shù)據(jù)處理，如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
圖2給出了現(xiàn)有的瀝青拌和站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖,是以8051單片機(jī)作為控制器，利用拌和站主機(jī)送往打印機(jī)的數(shù)據(jù)同步信號(hào)/STROBE，將打印數(shù)據(jù)暫存在采集系統(tǒng)的FIFO中．之后保存在FLASH AM29F040中，再利用標(biāo)準(zhǔn)串行接口傳送到主機(jī)。

該設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并提出一種基于USB2．0的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用EZ_USB FX2系列器件CY7C68013，將串口改為USB2．0接口，同時(shí)充分利用EZ-USB的特性，在采集系統(tǒng)中去掉FIFO。其系統(tǒng)硬件框圖如圖3所示。

在系統(tǒng)中，USB接口器件EZ_USB FX2與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方式采用塊傳輸(BULK rrransfer)的方式。設(shè)計(jì)中EZ_USBFX2的工作模式選用端口模式。去掉了FIFO，充分利用EZ-USB FX2內(nèi)部資源，將其內(nèi)部端點(diǎn)2作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)．大大簡化了硬件設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊選用AM29LV040．該Flash控制簡單，存儲(chǔ)容量大，非常適合此系統(tǒng)。
系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)主要由電源模塊，時(shí)鐘模塊，復(fù)位電路。I2C總線模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，USB接口模塊及并口數(shù)據(jù)采集等部分組成。其中，數(shù)據(jù)采集和上傳都是由EZ_USB FX2實(shí)現(xiàn)，外部存儲(chǔ)模塊由F3ash AM29LV040實(shí)現(xiàn)。
3．1 USB接口模塊
D+．D-是與主機(jī)通訊的數(shù)據(jù)線，當(dāng)USB設(shè)備插上主機(jī)時(shí)．D+和D-上有一個(gè)壓差，主機(jī)就會(huì)發(fā)現(xiàn)外圍設(shè)備，讀取設(shè)備的。PID和VID，并載入相應(yīng)驅(qū)動(dòng)，如圖4所示。由于系統(tǒng)使用的是外接+3．3 V電源，所以VBUS沒有連接。如果需要用總線供電，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/CY7C68013">CY7C68013使用的是+3．3 V供電，而總線電壓是5 V，所以要經(jīng)過一個(gè)電壓變換，需將VBUS接至0 DC-DC變換器。圖4中SHIELD和GND之間的電阻和電容用于防止EMll和RFI。

3．2 并口輸入模塊
該模塊由兩個(gè)并行接口組成，其連接電路如圖5所示。這是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的來源，即拌和站主機(jī)輸送打印數(shù)據(jù)的并口。其中的INO～I(xiàn)N7連在EZ-USB FX2的I／O端口PORTC上．STROBE信號(hào)作為中斷信號(hào)接到EZ-DSB FX2的外部中斷O上，STROBE由高到低的一次跳變引發(fā)一次中斷，執(zhí)行一次中斷處理程序。中斷處理程序中將PORTC上的數(shù)據(jù)暫存到FX2內(nèi)部斷點(diǎn)2中。為了在采集數(shù)據(jù)時(shí)不影響打印機(jī)的正常工作，將并口的其余信號(hào)接到PORTB上，在固件中對(duì)其設(shè)置。其中除PE、BUSY和SEL外均作為輸入，PE、BUSY和SEL作為輸出，PE和BUSY置低，SEL置高。