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

1 引言
數(shù)據(jù)采集是指采集溫度、壓力、流量、位移等信號量．再由計算機進行存儲、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接口上實現(xiàn)了中低速外設(shè)的通用連接，例如鍵盤、鼠標、游戲桿、顯示器、數(shù)字音箱及MODEM等。USBl．0的數(shù)據(jù)傳輸率可達到12 Mb／s．USB2．0的數(shù)據(jù)傳輸速率可達480 Mb，s，對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，有著不可比擬的優(yōu)點。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)的一個研究方向。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)的任務(wù)是實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)采集瀝青拌和站主機送往打印機的數(shù)據(jù)，并將其傳到計算機供數(shù)據(jù)處理，如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件實現(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單片機作為控制器，利用拌和站主機送往打印機的數(shù)據(jù)同步信號/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，再利用標準串行接口傳送到主機。

該設(shè)計對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行了改進，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與主機的數(shù)據(jù)傳輸方式采用塊傳輸(BULK rrransfer)的方式。設(shè)計中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2作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)．大大簡化了硬件設(shè)計。數(shù)據(jù)存儲模塊選用AM29LV040．該Flash控制簡單，存儲容量大，非常適合此系統(tǒng)。
系統(tǒng)硬件實現(xiàn)主要由電源模塊，時鐘模塊，復位電路。I2C總線模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，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實現(xiàn)，外部存儲模塊由F3ash AM29LV040實現(xiàn)。
3．1 USB接口模塊
D+．D-是與主機通訊的數(shù)據(jù)線，當USB設(shè)備插上主機時．D+和D-上有一個壓差，主機就會發(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，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，因為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，即拌和站主機輸送打印數(shù)據(jù)的并口。其中的INO～IN7連在EZ-USB FX2的I／O端口PORTC上．STROBE信號作為中斷信號接到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2中。為了在采集數(shù)據(jù)時不影響打印機的正常工作，將并口的其余信號接到PORTB上，在固件中對其設(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。