基于USB2．0接口的沥青拌和站数据采集系统设计

1 引言
数据采集是指采集温度、压力、流量、位移等信号量．再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。目前在统一的USB接口上实现了中低速外设的通用连接，例如键盘、鼠标、游戏杆、显示器、数字音箱及MODEM等。USBl．0的数据传输率可达到12 Mb／s．USB2．0的数据传输速率可达480 Mb，s，对于数据采集系统，有着不可比拟的优点。如何将USB2．0接口应用到高速数据采集系统中，是今后数据采集系统的一个研究方向。

2 系统总体设计
系统的任务是实现一个数据采集系统，该采集系统采集沥青拌和站主机送往打印机的数据，并将其传到计算机供数据处理，如图1所示。

3 系统硬件实现
图2给出了现有的沥青拌和站数据采集系统框图,是以8051单片机作为控制器，利用拌和站主机送往打印机的数据同步信号/STROBE，将打印数据暂存在采集系统的FIFO中．之后保存在FLASH AM29F040中，再利用标准串行接口传送到主机。

该设计对现有的系统进行了改进，并提出一种基于USB2．0的高速数据采集系统，采用EZ_USB FX2系列器件CY7C68013，将串口改为USB2．0接口，同时充分利用EZ-USB的特性，在采集系统中去掉FIFO。其系统硬件框图如图3所示。

在系统中，USB接口器件EZ_USB FX2与主机的数据传输方式采用块传输(BULK rrransfer)的方式。设计中EZ_USBFX2的工作模式选用端口模式。去掉了FIFO，充分利用EZ-USB FX2内部资源，将其内部端点2作为数据缓冲区．大大简化了硬件设计。数据存储模块选用AM29LV040．该Flash控制简单，存储容量大，非常适合此系统。
系统硬件实现主要由电源模块，时钟模块，复位电路。I2C总线模块，数据存储模块，USB接口模块及并口数据采集等部分组成。其中，数据采集和上传都是由EZ_USB FX2实现，外部存储模块由F3ash AM29LV040实现。
3．1 USB接口模块
D+．D-是与主机通讯的数据线，当USB设备插上主机时．D+和D-上有一个压差，主机就会发现外围设备，读取设备的。PID和VID，并载入相应驱动，如图4所示。由于系统使用的是外接+3．3 V电源，所以VBUS没有连接。如果需要用总线供电，因为CY7C68013使用的是+3．3 V供电，而总线电压是5 V，所以要经过一个电压变换，需将VBUS接至0 DC-DC变换器。图4中SHIELD和GND之间的电阻和电容用于防止EMll和RFI。

3．2 并口输入模块
该模块由两个并行接口组成，其连接电路如图5所示。这是数据采集系统中数据的来源，即拌和站主机输送打印数据的并口。其中的INO～IN7连在EZ-USB FX2的I／O端口PORTC上．STROBE信号作为中断信号接到EZ-DSB FX2的外部中断O上，STROBE由高到低的一次跳变引发一次中断，执行一次中断处理程序。中断处理程序中将PORTC上的数据暂存到FX2内部断点2中。为了在采集数据时不影响打印机的正常工作，将并口的其余信号接到PORTB上，在固件中对其设置。其中除PE、BUSY和SEL外均作为输入，PE、BUSY和SEL作为输出，PE和BUSY置低，SEL置高。