基于USB2．0接口的瀝青拌和站數據采集系統設計

1 引言
數據采集是指采集溫度、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。相應的系統稱為數據采集系統。目前在統一的USB接口上實現了中低速外設的通用連接，例如鍵盤、鼠標、游戲桿、顯示器、數字音箱及MODEM等。USBl．0的數據傳輸率可達到12 Mb／s．USB2．0的數據傳輸速率可達480 Mb，s，對于數據采集系統，有著不可比擬的優點。如何將USB2．0接口應用到高速數據采集系統中，是今后數據采集系統的一個研究方向。

2 系統總體設計
系統的任務是實現一個數據采集系統，該采集系統采集瀝青拌和站主機送往打印機的數據，并將其傳到計算機供數據處理，如圖1所示。

3 系統硬件實現
圖2給出了現有的瀝青拌和站數據采集系統框圖,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據同步信號/STROBE，將打印數據暫存在采集系統的FIFO中．之后保存在FLASH AM29F040中，再利用標準串行接口傳送到主機。

該設計對現有的系統進行了改進，并提出一種基于USB2．0的高速數據采集系統，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，在采集系統中去掉FIFO。其系統硬件框圖如圖3所示。

在系統中，USB接口器件EZ_USB FX2與主機的數據傳輸方式采用塊傳輸(BULK rrransfer)的方式。設計中EZ_USBFX2的工作模式選用端口模式。去掉了FIFO，充分利用EZ-USB FX2內部資源，將其內部端點2作為數據緩沖區．大大簡化了硬件設計。數據存儲模塊選用AM29LV040．該Flash控制簡單，存儲容量大，非常適合此系統。
系統硬件實現主要由電源模塊，時鐘模塊，復位電路。I2C總線模塊，數據存儲模塊，USB接口模塊及并口數據采集等部分組成。其中，數據采集和上傳都是由EZ_USB FX2實現，外部存儲模塊由F3ash AM29LV040實現。
3．1 USB接口模塊
D+．D-是與主機通訊的數據線，當USB設備插上主機時．D+和D-上有一個壓差，主機就會發現外圍設備，讀取設備的。PID和VID，并載入相應驅動，如圖4所示。由于系統使用的是外接+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。這是數據采集系統中數據的來源，即拌和站主機輸送打印數據的并口。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一次中斷，執行一次中斷處理程序。中斷處理程序中將PORTC上的數據暫存到FX2內部斷點2中。為了在采集數據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。