基于雙模式USB接口的多處理器數據采集系統

　　現代軍事、工業自動化設備功能不斷完善、集成化程度越來越高，這就對配套的數據采集以及檢測系統提出了更高要求。特別是條件惡劣、野外以及空間狹小封閉的測試環境中，不僅要求系統能夠快速穩定地完成數據采集，同時更需要將采集的數據保存于大容量存儲設備中，方便后續的分析處理[1]。目前，由于高速率、低成本、易擴展的優點，USB總線已成為計算機與外設之間數據交換的主流總線協議。采用USB接口的各種大容量移動存儲設備具有高速、抗震、穩定的優點，特別適用于以上的數據采集場合。

　　本文采用USB總線接口芯片CH375設計了具有主/從雙模式的多單片機數據采集系統，既能完成與上位機的實時通訊，也可在環境條件惡劣時作為便攜式系統完成采集數據在USB移動存儲設備上的轉存。

　　1 雙模式USB接口芯片CH375簡介

　　CH375是南京沁恒有限公司生產的USB總線通用接口芯片,支持USB-HOST主機方式與USB-DEVICE/SLAVE設備方式，并可動態切換。CH375具有8 bit數據總線，讀、寫、片選控制以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機等控制器的系統總線上。主機模式下，芯片還提供了串行通訊方式，控制器可以通過串口操作USB移動存儲設備。此外，CH375內置了處理Mass-Storange海量存儲設備的專用通訊協議固件，支持常用的USB全速設備，兼容USB2.0設備(U盤、閃盤以及USB移動硬盤)[2]。外部控制器可以通過該芯片直接以扇區為單位進行讀寫操作控制。如果需要處理與PC機兼容的文件系統，可以利用廠家提供的C語言子程序庫實現USB存儲設備的文件級接口，從而降低開發難度、節約成本。

　　2 硬件系統設計[3]

　　本文介紹的數據采集系統用于某型數字式隨動系統的性能測試，其硬件框圖如圖1所示。

　　系統硬件主要由主控單片機、信號調理模塊、USB通訊模塊、從控單片機組以及鍵盤顯示模塊五部分構成。工作時，先由主控單片機向從控單片機組發出測試開始指令，從控單片機組完成與被測隨動系統數控電路的通訊，一方面測試通訊情況是否正常，另一方面維持隨動系統正常工作。通訊測試結果經串行口由從控機組送回主控機，作為性能測試的部分結果數據。隨動系統正常運行后，信號調理模塊將被測信號濾波整理，分批送入主控單片機的ADC輸入端，主控單片機經CH375將被測數據寫入USB存儲設備或發送至PC機直接處理。