基于USB总线采集的测试系统

【摘要】介绍了一种USB总线的多通道数据采集方法，使得应用USB接口更为方便快捷，基于USB总线采集的测试系统设计有一定参考意义。本系统详述了测试系统的原理、实现方法及其优点。USB总线具有高速传输、热插拔、即插即用等特点，已经得到越来越广泛的应用。利用数据采集卡进行采集数据、分析数据、以及存储数据等优点，同时借助高级语言进行操作控制，实现虚拟仪器与PC机之间的数据传输。

【关键词】USB　USB2009　数据采集　虚拟仪器

1　引言

测试系统是气体发生器和化学加热器进行点火性能测试的专用仪器。该仪器是气体发生器和化学加热器设计试验和批生产抽样验证时的关键仪器。

在工业控制现场往往需要将采集的数据传输到计算机内进行处理，传统的计算机ISA总线速度低、不能热插拔，在计算机中已经逐渐减少；PCI总线具有高速的特点，但开发比较困难，成本也较高；目前USB数据总线已经在各种计算机上得到普及，成为计算机的标准设备，由于USB接口具有通用、高速、热插拔、即插即用的优点，非常适合在数据采集中应用，利用Pc或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集。本文介绍一种基于ART公司USB2009模块应用USB数据采集系统的设计方法，使得USB的应用更为方便快捷，该系统以ART公司生产的USB2009模块来操作控制，该模块具有16位单通道／8位双通道、14位A／D、4通道12位D／A、16路数据输入开关、16路数据输出开关、1通道16位计数器、32KFIFO组成，以专用USB总线模块USB2009为USB模块协议转换与接口，实现Pc应用程序与USB的通信。

2　技术原理

系统主要由Pc机、USB接口插头、USB2009数据采集板卡、电子负载等组成。见图1。

硬件主要由USB2009数据采集板卡和电子负载构成，一个实用的USB数据采集板卡包括A／D转换器、微控制器以及USB通信接口。为了扩展其用途，还可以加上多路模拟开关和数字I／O端口。电子负载主要由控制器与驱动电路组成。

软件系统主要由硬件设备和软件系统组成。其中硬件主要包括：计算机；支持WINDOWS2000的ART USB2009数据采集卡，软件包括：软件平台和应用程序。

软件系统是整个系统的重要组成部分，在系统中起着举足轻重的作用，它的完善程度决定着整个系统的性能。系统选用操作系统WINDOWS2000为系统开发及运行环境，用VB作为系统软件开发平台。具有良好的人机交互功能及完备的数据存储、分析处理、查询及打印功能。

3　软件设计(PCPPPPP

测试系统用VB编程实现，VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。在VB环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的应用程序接口(API)函数，以及动态链接库(DLL)等技术，可以高效、快速地开发出Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。程序开发中模块是相对独立的程序单元，主要有两种模块，即窗体模块、标准模块。

工作原理：USB2009板卡自带时钟和定时器，在设定首、末通道号后，模拟量从37芯D型接口输入后，经过8选1开关选择通道进入放大器，由放大器输出到A／D转换器，开始数据转换，A／D转换结果数据写入先进先出存储器FIFO，最后经USB2009卡的USB系统将A／D数据送入计算机。

应用程序启动后，系统自动识别模块是否创建设备对象成功或失败。如果成功，说明系统可以使用，允许进行参数设定，参数设定后就可以启动电池点火试验，该系统根据设定参数进行电池点火、数据采集、数据存储、显示点火电流、安全测试电流、温度、压力等数据。如果失败，退出系统，检查硬件设备是否正确连接。

4　结束语

采用USB2009模块设计USB总线接口数据采集系统满足了实际需要。在这里应用到虚拟仪器技术，它作为基于微型计算机的测试仪器，以灵活的软件功能代替固化硬件，充分利用了计算机丰富的资源和日新月异的技术，使测试仪器的功能、灵活性和自动化程度大为提高。虚拟仪器的开发、调试、改进、升级方便，可缩短各种测试系统的开发和更新周期，通过虚拟仪器可自行建立多种多样的最为切合实际测试需要的仪器系统。随着计算机技术的进步和仪器I／O及设备驱动程序标准化的发展，他必然会成为测试仪器的主流。将各种检测技术与虚拟仪器技术充分结合起来，定将使测量领域的面貌焕然一新。