專利名稱：實時信號分析儀的usb通訊接口系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有線傳輸系統(tǒng)，尤其涉及一種實時信號分析儀的USB通訊接口系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國目前的信號處理系統(tǒng)中，大多采用如下結(jié)構(gòu)下位機只負責(zé)數(shù)據(jù)采集信號預(yù)處理并將數(shù)據(jù)通過某種接口(串行口、并行口等)傳送到上位機的功能，信號處理任務(wù)(如譜處理、數(shù)字濾波、相關(guān)分析等)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)保存與顯示等都由上位機(一般是PC)來完成，這樣的通訊接口數(shù)據(jù)傳輸率不大，而且實時性很差。另外，儀器所使用的程序代碼一般須事先固化燒制在芯片內(nèi)，在儀器分析軟件需要更新?lián)Q代時則需要重新燒制，十分不便。隨著DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在逐漸開始采用國際流行的信號處理結(jié)構(gòu)，即利用專用DSP處理器來完成信號處理，PC機進行參數(shù)設(shè)置、顯示、數(shù)據(jù)存儲等，下位機與上位機的通訊采用傳輸率高的接口方式，比如PCI總線、USB等，同時這些高效率的通訊接口方式也使得儀器程序代碼的更新變得方便快捷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種實時信號分析儀的USB(通用串行總線)通訊接口系統(tǒng)，用于解決各種信號分析系統(tǒng)中信號分析儀與上位機的快捷實時大數(shù)據(jù)量的通訊問題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用USB控制器，串口EEPROM存儲器電路，RAM數(shù)據(jù)存儲器電路，USB通訊接口插座，以及電壓控制電路；USB控制器經(jīng)引出線與RAM數(shù)據(jù)存儲器電路連接。USB控制器經(jīng)引出線與USB通訊接口插座連接。USB控制器經(jīng)引出線與串口EEPROM存儲器連接。USB控制器經(jīng)引出線與電源控制電路連接。USB通訊接口插座經(jīng)USB傳輸電纜連接至上位PC機。
本發(fā)明結(jié)合USB協(xié)議和EZUSB技術(shù)提供了一種用于完成信號分析儀與上位機PC機之間實現(xiàn)快捷實時大數(shù)據(jù)量的通訊接口。在USB協(xié)議框架下，通過軟件的支持，在通常的信號處理場合下實時信號分析儀都可以方便快捷的接入到上位機PC機上，而且可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的通訊。-本發(fā)明與傳統(tǒng)背景技術(shù)相比，所具有的有益的效果是
1、即插即用，目前絕大多數(shù)的PC主板上都帶有USB接口，所以擁有這種接口的實時信號分析儀可以方便的接入到上位機中；2、通訊方便快捷，只須在上位機上安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，實時信號分析儀就可以接入上位機進行通訊；3、高速數(shù)據(jù)通訊，實時信號分析儀在USB協(xié)議的支持下可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)吞吐，從而更好的實現(xiàn)實時信號處理；4、軟件刷新快捷方便，應(yīng)用此種通訊接口可以通過從上位機下載程序代碼方式進行實時信號分析儀器的軟件刷新，比較原始的芯片內(nèi)程序燒制方式快捷方便，且不需硬件進行物理改動。
5、應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用于信號分析的各種芯片如DSP芯片，A/D和D/A芯片等都可以通過掛接FPGA然后通過這種USB通訊接口系統(tǒng)接入到上位機。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是USB控制器電路原理圖；圖3是串口EEPROM存儲器電路原理圖；圖4是RAM數(shù)據(jù)存儲器電路原理圖；圖5是USB通訊接口插座電路原理圖；圖6是電壓控制電路原理圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖由附圖1給出。它包括USB控制器1，串口EEPROM存儲器電路2，RAM數(shù)據(jù)存儲器電路3，USB通訊接口插座4，以及電壓控制電路5。
如圖2所示，USB控制器電路11包括AN2131芯片U1，兩腳晶振和電容C8、C9組成的晶振電路，由開關(guān)SW1，電阻R14、R15，電容C7組成的復(fù)位開關(guān)電路，上拉電阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，下拉電阻R9，指示燈L1及接入電阻R10，信號輸入電阻R11，R12，R13，電源保護電路電容C1，C2，C3，C4，C5，C6。
如圖3所示串口EEPROM存儲器電路2包括8位的24LC01芯片U2，通過引線SCL和SDA連接至AN2131芯片，另有上拉電阻R16，R17。
如圖4所示RAM數(shù)據(jù)存儲器電路3包括CYC199-15VC芯片U3作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)或臨時的程序存儲區(qū)，并通過數(shù)據(jù)線D0～D7，地址線A0～A14，控制線OE，WE，CE通過74HC00與非門電路U4，U5與AN2131芯片相連。另外由74HC00與非門(U6)組成的輸出允許電路和片選電路連接至地址線(A15)。
如圖5所示USB通訊接口插座電路4使用通用的USB插座，通過連線USBD+以及USBD-與AN2131芯片相連；并使用由SN75240PW芯片U7組成的電流沖擊保護電路。
如圖6所示電壓控制電路5包括電壓變換TPS767D318芯片U9，由74HC00與非門U10和開關(guān)SW2，電阻R18，電容C10組成的復(fù)位控制電路，上拉電阻R19，由晶體二極管D1，D2，D3，D4組成的穩(wěn)壓電路，由電容C11，C12，C13，C14，C15，C16組成的穩(wěn)流電路。
下面對本發(fā)明的具體工作過程說明1、設(shè)備接入。通過專用的USB電纜將實時信號分析儀的USB接口與計算機的USB接口相連，計算機會自動通過內(nèi)置根集線器中斷程序檢測到該連接，亦即有設(shè)備接入，并向USB外設(shè)發(fā)出讀取設(shè)備序號的命令。
2、計算機對于USB控制器的枚舉過程。AN2131內(nèi)核會運行一個非常簡單的程序，從EEPROM(存放產(chǎn)品的序號以及ID，此部分事先燒制)中讀取該序號，并傳送給上位機。計算機檢測到有設(shè)備插入，自動發(fā)出查詢請求，USB設(shè)備回應(yīng)這個請求，送出設(shè)備的Vendor ID和Product ID，計算機根據(jù)這兩個ID裝載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，完成枚舉過程。
3、安裝驅(qū)動程序。上位機根據(jù)該序號查找對應(yīng)的驅(qū)動程序(驅(qū)動程序可事先存于主機上)。如果找不到的話，則會提示用戶安裝驅(qū)動程序(驅(qū)動程序可通過CD-ROM裝載)。假設(shè)驅(qū)動程序已經(jīng)安裝了，那么WINDOWS會找到并運行相應(yīng)的驅(qū)動程序。該驅(qū)動程序運行后會找到為該硬件專門設(shè)計的8051代碼，并將它下載到AN2131的存儲器中。
4、建立通訊連接。AN2131通過改變專門的控制字，將程序的啟動地址改為新的下載程序的入口處，接著暫時斷開與計算機的連接(但物理連接不改變)。在幾個毫秒后，恢復(fù)其連接，8051運行固件程序。從而，上位機與AN2131QC之間建立了正常的通訊。
本發(fā)明主要應(yīng)用于實時信號分析儀，通常此類儀器要使用DSP和FPGA等電路來完成信號的處理。在使用本發(fā)明的前提下，有關(guān)DSP和FPGA的程序代碼可通過USB接口從上位機上下載，并且能夠在不改變電路物理結(jié)構(gòu)的情況下通過下載新的程序代碼就可以實現(xiàn)新的功能，只須整個系統(tǒng)重啟即可。
權(quán)利要求
1.實時信號分析儀的USB通訊接口系統(tǒng)，其特征在于它包括USB控制器電路(1)，串口EEPROM存儲器電路(2)，RAM數(shù)據(jù)存儲器電路(3)，USB通訊接口插座電路(4)，電壓變換電路(5)；USB控制器電路(1)經(jīng)引出線分別與串口EEPROM存儲器電路(2)，RAM數(shù)據(jù)存儲器電路(3)，USB通訊接口插座電路(4)，電壓控制電路(5)連接；USB通訊接口插座電路(4)經(jīng)USB傳輸電纜連接至上位機PC機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時信號分析儀的USB通訊接口系統(tǒng)，其特征在于1)USB控制器電路(1)包括AN2131芯片(U1)，兩腳晶振和電容(C8、C9)組成的晶振電路，由開關(guān)(SW1)，電阻(R14、R15)，電容(C7)組成的復(fù)位開關(guān)電路，上拉電阻(R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8)，下拉電阻(R9)，指示燈(L1)及接入電阻(R10)，信號輸入電阻(R11，R12，R13)，電源保護電路電容(C1，C2，C3，C4，C5，C6)。2)串口EEPROM存儲器電路(2)包括8位的24LC01芯片(U2)，通過引線SCL和SDA連接至AN2131芯片，另有上拉電阻(R16，R17)。3)RAM數(shù)據(jù)存儲器電路(3)包括CYC199-15VC芯片(U3)作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)或臨時的程序存儲區(qū)，并通過數(shù)據(jù)線(D0)～(D7)，地址線(A0)～(A14)，控制線(OE)，(WE)，(CE)通過74HC00與非門電路(U4，U5)與AN2131芯片相連。另外由74HC00與非門(U6)組成的輸出允許電路和片選電路連接至地址線(A15)。4)USB通訊接口插座電路(4)使用通用的USB插座，通過連線USBD+以及USBD-與AN2131芯片相連；并使用由SN75240PW芯片(U7)組成的電流沖擊保護電路。5)電壓控制電路(5)包括電壓變換TPS767D318芯片(U9)，由74HC00與非門(U10)和開關(guān)(SW2)，電阻(R18)，電容(C10)組成的復(fù)位控制電路，上拉電阻(R19)，由晶體二極管(D1，D2，D3，D4)組成的穩(wěn)壓電路，由電容(C11，C12，C13，C14，C15，C16)組成的穩(wěn)流電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實時信號分析儀的USB通訊接口系統(tǒng)。包括USB控制器電路，串口EEPROM存儲器電路，RAM數(shù)據(jù)存儲器電路，USB通訊接口插座電路，以及電壓控制電路。該系統(tǒng)即插即用，通訊方便快捷通過該系統(tǒng)，實時信號分析儀可以方便的接入到上位機中，只須在上位機上安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，實時信號分析儀就可以與上位機進行通訊；高速數(shù)據(jù)通訊在USB協(xié)議的支持下可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)吞吐，更好的實現(xiàn)實時信號處理；軟件升級擴展方便從上位機下載程序代碼即可以進行實時信號分析儀器軟件的升級擴展，不需硬件進行物理改動。應(yīng)用范圍廣，可以應(yīng)用于各種需要與上位機PC機進行通訊的實時信號分析儀。
文檔編號H04L29/10GK1411250SQ0214513
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者陳章位, 趙玉剛 申請人:浙江大學(xué)