[發(fā)明專(zhuān)利]基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210352060.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102930064A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周哲;蒯多杰;陳奭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/40
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/40;G06F13/38
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集的方法。

背景技術(shù)

隨著嵌入式微處理器、微控制器的發(fā)展，各種控制接口與總線(xiàn)方式呈現(xiàn)多樣化，而各種接口標(biāo)準(zhǔn)、總線(xiàn)協(xié)議隨著嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的不同，自身各有優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，嵌入式控制系統(tǒng)與操控計(jì)算機(jī)之間的交互方式也越來(lái)越呈現(xiàn)統(tǒng)一化的趨勢(shì)，從原來(lái)的串口、并口、1394接口，到現(xiàn)在越來(lái)越多的采用USB接口與計(jì)算機(jī)、或者其他設(shè)備之間進(jìn)行通信，其中USB轉(zhuǎn)串口就是以USB接口代替其他傳統(tǒng)接口的典型做法。

通用串行異步通信接口(UART，簡(jiǎn)稱(chēng)串口或者COM口)是一種較早使用的串行接口。在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)(如單片機(jī)、ARM、FPGA、DSP等)，由于串口開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單方便，很多設(shè)備仍然使用串口與計(jì)算機(jī)通信。但是隨著USB通信接口應(yīng)用越來(lái)越廣泛，串口在普通計(jì)算機(jī)上的配置及應(yīng)用正逐漸退出歷史舞臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)使用串口的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備與操控計(jì)算機(jī)或其他等效設(shè)備之間的通信，在計(jì)算機(jī)端需要做的事情是USB接口轉(zhuǎn)串口。

USB是一種總線(xiàn)接口，可以連接不同的設(shè)備，也可以模擬一個(gè)設(shè)備。USB接口轉(zhuǎn)串口的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：

一、用戶(hù)自定義USB串口設(shè)備，開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊，由驅(qū)動(dòng)模塊生成串口。這種方式需要用戶(hù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊，雖然靈活性較強(qiáng)，但是增加了應(yīng)用難度；

二、使用USB協(xié)議中的通信設(shè)備類(lèi)(Communication?Device?Class，CDC)中的抽象控制模型(Abstract?Control?Model)子類(lèi)中的通用AT命令(Common?AT?Commands)協(xié)議，可以增加一個(gè)虛擬串口設(shè)備。這種方式不需要用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊，只需要提供安裝驅(qū)動(dòng)的inf文件模塊即可，但是靈活性不強(qiáng)，使用受限。

無(wú)論采用何種方式，USB接口轉(zhuǎn)串口的實(shí)質(zhì)都是基于USB協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)串口的功能，并且USB協(xié)議對(duì)串口的功能進(jìn)行了完整的詮釋?zhuān)劣谄渫ㄐ艛?shù)據(jù)、物理接口是否采用串口形式，是無(wú)關(guān)緊要的。將USB轉(zhuǎn)串口的計(jì)算機(jī)軟件、驅(qū)動(dòng)程序與通信數(shù)據(jù)鏈路、物理接口剝離，并在硬件上實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)與物理接口的替換，將其代替為其他通信總線(xiàn)接口形式，即可實(shí)現(xiàn)各種接口與USB接口之間的轉(zhuǎn)換。

在工業(yè)控制、儀器設(shè)備等領(lǐng)域，出現(xiàn)了簡(jiǎn)易USB接口的邏輯分析儀、USB接口轉(zhuǎn)SPI接口、USB接口轉(zhuǎn)RS485接口、USB接口轉(zhuǎn)CAN接口等實(shí)現(xiàn)方法。現(xiàn)有方案大部分不是基于USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是針對(duì)特定的接口進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)端重新開(kāi)發(fā)相應(yīng)的USB驅(qū)動(dòng)程序與軟件。開(kāi)發(fā)成本較高，通用性、靈活性差，不能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，而且主要采用USB1.1全速(Full?Speed)接口，傳輸速度受到限制，難以適用于高速大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種通用的基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集的方法，來(lái)解決高速大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的問(wèn)題。

本發(fā)明提供的基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸裝置以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備。其中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行枚舉，通過(guò)USB將所述數(shù)據(jù)傳輸裝置虛擬成串口設(shè)備，對(duì)虛擬串口設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息以硬件信號(hào)的形式發(fā)送至所述數(shù)據(jù)傳輸裝置；所述數(shù)據(jù)傳輸裝置包括：總線(xiàn)/接口模塊、總線(xiàn)/接口控制模塊、數(shù)據(jù)提取與交換模塊以及USB模塊，其中，總線(xiàn)/接口模塊接收所述硬件信號(hào)；總線(xiàn)/接口控制模塊根據(jù)總線(xiàn)/接口協(xié)議對(duì)硬件信號(hào)進(jìn)行解析，以獲取所述數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)提取與交換模塊提取所述總線(xiàn)/接口控制模塊中的數(shù)據(jù)信息，緩存后將所述數(shù)據(jù)信息封裝為USB數(shù)據(jù)包；以及USB模塊將所述USB數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述計(jì)算機(jī)，其中，所述計(jì)算機(jī)還用于接收所述USB數(shù)據(jù)包，完成數(shù)據(jù)采集。

本發(fā)明提供的基于USB的數(shù)據(jù)采集的方法，用于計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸裝置為數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息，包括以下步驟：所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行枚舉，并將所述數(shù)據(jù)傳輸裝置虛擬成串口設(shè)備，對(duì)虛擬的串口設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)傳輸裝置初始化，并對(duì)總線(xiàn)/接口進(jìn)行配置與管理；所述計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，啟動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信息以硬件信號(hào)的形式發(fā)送到所述數(shù)據(jù)傳輸裝置；所述數(shù)據(jù)傳輸裝置接收所述硬件信號(hào)，并根據(jù)總線(xiàn)/接口協(xié)議對(duì)所述硬件信號(hào)進(jìn)行解析，以獲取所述數(shù)據(jù)信息，對(duì)所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行緩存，并封裝為USB數(shù)據(jù)包，發(fā)送所述USB數(shù)據(jù)包至所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)接收所述USB數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)信息，采集完成。