基于单片机的usb接口多参数测试装置

基于单片机的usb接口多参数测试装置一麟辍站?耩～电子测量技术ELB时RoNICMEASUREMENTTECHNoLoGY 第31卷第5期2008年5月基于单片机的USB接口多参数测试装置伍文平董智强余雅敏 (69046部队鸟鲁木齐830002) 摘要：多参数测试装置～般采用PCI或ISA插槽的数据采集卡，采集卡具有测量点固定、可测参数范围不可改变、难于满足特殊需求、价格昂贵等缺点，自制多参数测试装置，具有灵活性好、适应性强、成本低等优势，适合于普通场合需求，更适应于特殊场合需求。本装置以计算机作为测试终端，USB作为测试数...

一麟辍站?耩～电子测量技术ELB时RoNICMEASUREMENTTECHNoLoGY 第31卷第5期2008年5月基于单片机的USB接口多参数测试装置伍文平董智强余雅敏 (69046部队鸟鲁木齐830002) 摘要：多参数测试装置～般采用PCI或ISA插槽的数据采集卡，采集卡具有测量点固定、可测参数范围不可改变、难于满足特殊需求、价格昂贵等缺点，自制多参数测试装置，具有灵活性好、适应性强、成本低等优势，适合于普通场合需求，更适应于特殊场合需求。本装置以计算机作为测试终端，USB作为测试数据传输通道，单片机作为前端参数采集控制器，共同构成多参数测试装置，对模拟量、数字量、串口数据等参数进行测量，满足各种测量需求。关键词：多参数；测试；USB接口中图分类号：TP391．76文献标识码：A Multi—parametermeasurementdevicebasedonMCUandUSBinterface WuWenpingDongZhiqiangYuYamin (UNIT69046，Urumqi830002) Abstract：Multi-parametermeasurementdevicesusetheDAQcardhasedonPCIorISAslot，buttheDAQcardhasthe disadvantagesoffixedtestpoint，unscalabletestrange，difficultyofspecialrequirement，andexpensivecosLTheself- mademulti-parametermeasurementdevicehasthestrongpointsofflexibility。adaptability，andlowcosLItcanbeusedin nolTnalsituationandspecialsituation．Thisdeviceintegratesthefollowingtechnologysuchastestterminalon computer，transferchannelonUSB，andfront-endonMCU．Itcanmeasuretheparameterslikeanalogsignal，digital signalandserialsignal Keywords：multi-parameter；measurement；USBinterface O引言单片机具有采集模拟数据、数字信号、串行口数据信号等多种类型参数的能力，在工业监测控制领域得到广泛应用；USB接口具有传输速率高、自供电、热插拔等优点。结合使用单片机和USB接口，制作测试装置，相对于基于采集卡的测试装置，USB接口测试装置充分利用单片机外围接口，具有灵活的可扩充性、接口和电平的多样性优势，可以满足更为广泛的工业监测控制应用要求。 1总体方案概述外部待测物理量如模拟量、数字量、串行口数据等，经过A／D转换或电平转换，进入单片机，通过单片机程序处理并经过USB芯片，组装成帧，经过USB口传输到前端测试计算机处理显示[11，完成多参数测量任务，其结构原理如图1所示。 I^，D} 苴个片片甫昏帆帆媸控控 U 多崩制 S 参的舶 B 教酋后驱碱 ■ ■ 动斌陴采俜程鞋囊输序序接点图1多参数测试装置结构原理图 2硬件设计由图1可以看出，单片机在整个装置中起着关键作用，是整个装置的核心，单片机可以选择带有USB接口的单片机，也可以选用通用型单片机，考虑到数据采集的通用性，本装置选用Motorola通用型单片机 MC68HC908GP32，充分利用单片机提供的A／D转换等功能接口，降低设计的复杂度。 USB接口芯片采用PDll脚12芯片，采用8位并行数据连接方式与单片机相连[11；RS232接口采用MAX232 芯片进行电平转换。其硬件示意如图2所示。 ·173· 万方数据第31卷电子测量技术、I堡丝兰}审尘剑 USBl l前端多MotorolaMC6 一一IPL2广_’DBDI：b驱动I㈢|参数测匠匿瞩再爵 8HC908GP32单片机程序l I试程序隔瓦斯赢碎图2多参数测试装置硬件示意图 3软件程序设计 3．1单片机C语言程序设计采用CodeWarrior编程环境，单片机程序结构如图3 所示。 t + t + l端f1初始化串口初始化、配置 A／D初始化、配簧 USB芯片初始化、配置 + + + + 离 USBqJ断处理程序其他中断处理程序Y 匝蓝固<◇ 匡运困图3单片机程序简要流程图部分关键代码如下所示： Voidmain(void) {．．⋯·Init()；／／系统初始化，串口初始化 Ink_Port()；／／端口初始化，配置GPIO口线 Init_AD()；／／A／D转换器初始化，配置A／D时钟、模式等 IniLUSB；／／初始化USB端口 EnableInterrupts；／／开中断 While(TRUE) {if(bUSB-Busy){／／处理USB事件} if(bUSB_Reset){／／处理USB复位) if(bSetup_Paeket){／／处理USB传输}) USB芯片写数据程序部分代码如下所示： Voidoutportb(uintnPort，ucharnVal)／／向 PDIUSBDl2写数据函数 {DDRA=Oxfh／／设置PortA为输出 If(nPort)／／nPort区分写数据还是写指令 PTCI=0x01；／／置A0=1，写指令 ·174· Else PTC&=Oxfe；／／置A0=0，写数据 PTA=nVal；／／由PortA向PDIUSBDl2写一个字节 PTC&=Oxf&／／模拟WR信号的下降沿 P1rCI=0x02；／／模拟WR信号的上升沿 ) 3．2 USB芯片的计算机驱动程序设计采用DriverStudio工具软件编写。该驱动程序遵循 WDM(windowsdrivermodel) 规范，应用程序调用驱动过程：当从USB接口读取数据时，如同操作文件，调用类似 ReadFile的API函数，而Win32子系统模块通过调用平台相关的系统服务接口实现该API，而平台相关的系统服务将调用内核模式支持例程[z-3]。所有内核模式i／o操作都使用一个公用的数据结构(IRP)，内核发送各种IRP请求给WDM驱动程序。USB驱动程序端点配置中， EndPoint2为主要的数据传输口。添加自定义的10CTL (启动、开始、停止)接口，向相应的IOCTL服务函数添加代码，并构建USB 协议的自定义的向量请求(vendor request)E争引。其中IOCTL_Read—Handler(KlrpI)函数的部分代码如下所示： NTSTATUSWWPUSBDevice：：WWPUSB—Io(、TL— READHandler(KlrpI) {⋯⋯PURBpUrb—m—Lower．BuildVendorRequest( ／／生成对设备的向量请求 NULL，／／该向量请求不带参数和返回值 0，／／缓冲区大小 0，／／保留位 2，／／向量请求值，单片机程序依据此值，辨别各种向量请求 0，／／值 )； Status一---m_Lower．SubmitUrb(pUrb，NULL，NULL， 5000L)： ) 驱动程序的使用：(1)使用CreateFile函数，依据符号名WwPUSBDeviceo获得设备旬柄。(2)使用ReadFile函数，由设备句柄来进行读取数据。(3)使用DeviceloControl 完成相应的IOCTL调用，发送自定义向量请求实现各种控制。 3．3PC端的前端测试程序设计采用VisualC++6．0环境编程实现，利用多线程技术，实现多参数测试，其中从USB设备读取数据部分程序如下所示： {⋯⋯hDev—CreateFile(“wwPUSBDeviceO”， GENERIC_READGENERIC—WRITE，FII．E—SHARE— READFILE—SHARE—WRITE，NULL，oPEN— 万方数据伍文平等：基于单片机的USB接口多参数测试装置第5期． EXISTING，FILE_ATTRIBUTE_N()RMAL，NULL)； If(hDev--INVALID_HANDI．E__vALUE) {／／线程控制} Else {DevieeloControl(hDev，WWPUSBDevice—IocTL— START，NULL，0，NULL，0，8LnOutput。NULL)； DeviceIoControl(hDev，WWPUSBDevice—I(X玎L— READ，NULL，0，NULL，0，&nOutput，NULL)；)．⋯” While(bOnColleet()=true)／／数据采集 {bRet—ReadFile(hDev，temp，64，&dwReturned， NULL)；／／分4次共读取256字节 bRet=ReadFile(hDev，temp+64，64，&dwRetumed， NUI，L)； bRet—ReadFile(hDev，temp+128，64， &dwReturned，NULL)； bRet—ReadFile(hDev，temp+192，64，＆dwReturned。NULL)：、⋯⋯ ) 4试验与应用通过总体方案设计选择、单片机设计、USB驱动程序开发、数据采集计算机程序研制几个步骤，成功研制出多参数数据采集与测试装置，使用于某型卫星通信天线及射频机房环境与参数监测，环境参数采用A／D转换接口，射频设备参数采用RS232接口，天线同步机输出指向参数采用数字接口，通过单片机处理后，综合到USB接口芯片，传输进计算机分析、处理、显示。完成距离值勤点较远的天线场及射频机房的环境参数、天线参数、射频设备参数集中监测功能。 5结论 USB接口多参数测试装置，具有成本低、结构简单、接口成熟、使用范围广等优点，使用证明：该装置性能稳定，体积小，功耗低，在多接口类型、多参数集中监测装置的设计上，具有参考作用。参考文献 [1]王宜怀，刘晓升．嵌入式应用技术基础教程 EM]．北京：清华大学出版社，2005：296-369 [23AELSONJ．USBcomplete：everythingyouneedto developcustomUSBperipherals[J]．Lakeview ‘ researchlie，2005：233-279． [3]TANWM．DevelopingUSBPCperipherals[M]． Annabooks，1999：32—33． F4]胡志坤．VisualC++通信编程工程实例精解[M3．北京：机械工业出版社，2006． E5-] 张应军．MCU在USB测试产品中的设计与开发口]．半导体技术，2002，27(12)：18-20． [6]杨桦．智能电力线高频载波通道测试装置的研究I-J-I．湖北工业大学学报，2006，21(3)：212-214． [7]王淑青，刘辉，何涛．便携式电力线高频载波通道测试装置的研制EJ]．继电器，2006，34(9)：49—52． [8]王晶晶，黄克强．基于USB总线的FPGA主控多功能测试系统[J]．机电工程，2007，24(3)：71-73． [9]朱兆青．基于USB接口的介电常数测试仪口]．仪器仪表学报，2006，27(5)：470-472．作者简介伍文平，1969年出生，研究生，现主要研究方向为通信工程设计及通信装备保障。 E-mail：marmotl969@sina．com 董智强，男，1974年出生，本科，从事通信装备维修工作。余雅敏，女，1975年出生，本科，从事通信装备维修工作。 · 175· 万方数据基于单片机的USB接口多参数测试装置作者：伍文平，董智强，余雅敏， Wu Wenping， Dong Zhiqiang， Yu Yamin 作者单位： 69046部队,乌鲁木齐,830002 刊名：电子测量技术英文刊名： ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2008，31(5) 引用次数： 0次参考文献(9条) 1.王宜怀.刘晓升嵌入式应用技术基础教程 2005 2.AELSON J USB complete:everything you need to develop custom USB peripherals 2005 3.TAN W M Developing USB PC peripherals 1999 4.胡志坤 Visual C++通信编程工程实例精解 2006 5.张应军 MCU在USB测试产品中的设计与开发[期刊论文]-半导体技术 2002(12) 6.杨桦智能电力线高频载波通道测试装置的研究[期刊论文]-湖北工业大学学报 2006(3) 7.王淑青.刘辉.何涛便携式电力线高频载波通道测试装置的研制[期刊论文]-继电器 2006(9) 8.王晶晶.黄克强基于USB总线的FPGA主控多功能测试系统[期刊论文]-机电工程 2007(3) 9.朱兆青基于USB接口的介电常数测试仪[期刊论文]-仪器仪表学报 2006(5) 相似文献(10条) 1.期刊论文陈兆龙.陶利萍.彭亚军.常卫群.郑丽娟多参数测试分析新技术在连续气举井中的应用 -油气井测试 2000,9(1) 为正确估价连续气举井的举升效果,搞清井筒液体流态,提高油井的管理水平,运用多参数测试分析新技术,即利用高精度电子压力计可同时采集测试井的压力、温度数据,根据测试要求按任意时间间隔取点,测试曲线可任意组合,再结合录取的地面资料,及时、准确地分析气举采油井的工作状况,经多井次现场对比分析,说明该技术准确性高,直观适用,为气举采油工艺开拓了新的测试途径,扩大了测试资料的应用范围. 2.学位论文王懿基于USB接口的火炮多参量测试系统设计 2007 火炮动态参数测试在火炮的设计、研制、生产、验收过程中都具有重要意义，本文针对现代火炮动态参数测试过程中存在的测试环境恶劣、干扰多、机动性强等特点，组建了一套基于USB接1：2的火炮多参数综合动态测试系统。火炮多参数动态系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统采用先进的32位ARM9系列的三星$3C2410X微处理器作为控制核心，在充分考虑便携性、功能、可靠性、成本、体积、功耗需求的情况下，建立了基于 USB接口的数采系统。在分析火炮系统各参数动态特性的基础上，分别选用了具有高性价比，高可靠性及使用方便的传感器及信号调理单元。针对各个参数在测量中存在的问题，本文选择了不同的解决方案。下位机各个分系统软件采用模块化设计，针对各个动态参数都开发了相应的处理程序。上位机选用Labview软件进行人机交互，实现了参数设置、数据处理、波形显示、打印、帮助等功能。进行了供弹系统角位移动态参数的测试，测试结果表明研制的火炮动态参数综合测试系统能够满足实际测试需求，硬件组建合理，性价比高，软件具有良好的人机界面，符合靶场操作人员习惯。 3.学位论文王頔电梯导轨多参数嵌入式在线测量系统的研究 2003 电梯是集机械、电气、控制为一体的复杂集成系统,在影响电梯安全性与舒适性的众多因素中,由于振动使人产生的不舒适感尤为突出.导轨作为电梯的导向部件是电梯的重要组成部件,是使轿厢产生水平振动的主要激励源.导轨的质量决定着电梯能否安全、舒适、高速地运行.因此,导轨检测在电梯的安装调试、性能检测、检测维护中占有重要的地位.针对导轨的检测具有测量距离长、参数种类多、数据量大、实时性要求高、需要现场测试的特点,我们在美国联合技术公司(United TechnologiesCorporation)委托开发的一套电梯导轨质量在线检测系统(RMS)的基础上,设计出了一种基于嵌入式技术的在线电梯导轨测量仪(On-line Rail Survey Device,简称RSD),用于检测电梯动态运行时导轨的多种参数.改进了RMS设备存在的不足,完善整个系统的功能,为保障电梯质量和乘坐的舒适性与安全性提供了一种新的、有效的检测手段.该论文通过对电梯振动源、导轨质量、信号采集、测量误差的分析,提出新的导轨测量原理和系统结构.论述了RSD的中央处理器,软、硬件设计,串行通讯,并对测试结果进行了分析.说明了利用虚拟仪器技术开发的计算机软件 .对电梯导轨接缝误差进行了研究,将小波分析技术应用于电梯导轨连接处误差信号的分析,成功地提取出了导轨接缝位置,提高了诊断精度.最后,根据电梯的水平振动模型,对导轨接缝台阶激励对运动轿厢产生的水平加速度进行了分析,为评定导轨的安装质量提供了一种新的方法. 4.学位论文陆王博 HART协议智能多参数变送器电子部件的研发——HART与Modbus的转换接口 2007 本文结合了上海自动化工业仪表研究所的多参数智能变送器研制项目，研究并开发了与之配套的HART与MODBUS转换接口。首先，从协议模型结构、数据传输方式等方面介绍并分析了MODBUS协议和HART协议的内容，其中重点分析了HART协议数据链路层规范，并对HART主设备协议状态机做了详细解析。然后，按照网关的功能需求，构思了整体设计方案，硬件设计过程中，重点考虑了低功耗和可靠性，软件方面，从成本和硬件资源角度，分析了前后台系统和嵌入式操作系统的利弊，并详细介绍了HART主设备状态机的实现方法。完成软、硬件设计后，在网关的性能测试方面做了大量的工作，深入分析了物理层协议测试规范，并利用HART基金会(HCF)发布的kit-116测试包测试了网关的物理层性能；深入分析了HART从设备数据链路层测试规范，结合HART主设备数据链路层协议，从电路配置、测试步骤、测试流程方面编写了详细的HART主设备数据链路层测试项目，并采用实际测试、问题反馈的方式，在测试过程中逐步完善了HART主设备数据链路层测试项目。分析测试过程出现的现象，对于HCF发布的HART主设备协议状态机提出了一些新的想法。 5.学位论文赵志微动开关多参数智能测试系统的设计与实现 2003 该文的主要内容就是研制出一套功能完善、性能高、使用方便的智能测试系统.该文首先回顾了智能仪器的发展概况,并在讨论了常用的几种智能仪器系统的基础上,提出了一种基于工控机,以数据采集板为核心的PC插卡式多参数智能测试系统的方案.在系统硬件设计中,该文详细介绍了微电阻测试电路的设计,提出了四端测试的微电阻测量方法.对于系统软件设计,文中详细介绍了VB6.0对界面的管理、实现应用程序接口以及强大的数据库管理和操作等各项功能,该文还论述了智能测试系统中的数据处理,如数字滤波、标度变换、数值计算、以及逻辑判断非和误差修正等,以满足系统的精度要求及其它要求. 6.期刊论文王云景.赵红旗.余浩.WANG Yun-jing.ZHAO Hong-qi.YU Hao 多参数心理反应测试仪的研制 -仪表技术 2006(3) 介绍由单片机控制的多参数心理反应测试仪,这种仪器可以实现手﹑脚﹑听﹑看﹑讲等方面的测试,为评价人的心理素质提供依据. 7.期刊论文林胜.陈丽妹 HP-78352C多参数监护仪无创血压无法测试故障检修 -医疗设备信息2004,19(8) 美国惠普公司生产的HP-78352C多参数监护仪能够测量心电、呼吸、无创血压、血氧饱和度、体温等,具有较高的稳定性,在各大医院中拥有量较大 ,但经过多年的使用,该机的无创血压NBP部分容易出现故障,在此介绍一下. 8.期刊论文段新安.贾建革.李咏雪多参数监护仪的维护测试方法研究 -医疗卫生装备2003,24(10) 多参数监护仪在临床上主要监测病人,尤其是手术前后的生命体征.监测项目一般包括3导或5导心电图、无创/有创血压、单导/双导体温、血氧饱和度、呼吸等参数,有时还包括严重心率失常分析,24h趋势图,提供先进的临床辅助诊断功能. 9.学位论文成凯履带推土机现场作业多参数同步测试及动态性能研究 1999 履带推土机作为铲土运输机械的一种,在建筑、筑路、采矿、水利、农业、林业及国防建设等土石方工程中被广泛应用.对其工作性能的研究,特别是现场作业中的动态性能研究,以及新产品的开发和引进技术的消化吸收是至关重要的.该文动态性能的研究包括外载荷、传动系载荷、整机驱动力和典型结构件的载荷谱研究.为此,对引进的美国Caterpillar公司的推土机进行了全面的试验测试,并进行了理论上的研究与分析. 10.学位论文吴定强存储式多参数测试仪的开发及应用 2006 大庆油田的开采方式是采用分层注入、分层开采。无论是注水井还是采油井，要做好分层，井下配水器、配产器的工作状况就显得尤为重要了。目前大庆油田投入大量资金用于井下工具的检测。生产测井中，井温仪是一种常用生产测井仪器。目前油田普遍采用的是直读式井温测试仪，这种仪器需与电缆车和地面测试系统配套使用，现场测试时，需要动用吊车、电缆车、仪器车等众多设备，不但测试过程复杂，而且测试成本高，不适用于注水井测试。此外，生产测井中，井压、磁定位等信息也是重要信息，但目前的多功能测试仪的研制也存在不足。针对上述油田生产测井中存在的不便，本文设计并实现了一种存储式多参数测试仪及其配套地面系统。主要工作如下： 1、对采用温度和压力资料综合判断井下工具的密封状况的相关测试工艺方法进行了分析，并给出了最终方案。 2、设计并实现了一种存储式多参数测试仪。该仪器采用存储式记录方式，一次下井可同时测得温度、压力、磁性定位三个参数。主要用于定性地了解注水井各层的吸水情况、生产井井下封隔器的密封状况以及气井液面探测等方面。 3、针对上述测试仪，开发了相应的地面数据处理软件。该软件采用模块化设计，界面友好、功能完善。 4、对该仪器及其配套地面系统进行了实际生产过程中的现场应用分析，结果表明，该仪器具有较好的实用性。本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzcljs200805048.aspx 下载时间：2010年1月10日

                    本文档为【基于单片机的usb接口多参数测试装置】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

基于单片机的usb接口多参数测试装置

你可能还喜欢