本發(fā)明公開了一種基于USB總線的同步串行信號(hào)采集控制裝置，包括USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置、串行通信接口采集裝置、同步串行信號(hào)接口裝置和上位機(jī)；USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置和串行通信接口采集裝置均與同步串行信號(hào)接口裝置連接，向同步串行信號(hào)接口裝置發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)并接收數(shù)據(jù)信號(hào)；同步串行信號(hào)接口裝置通過SSI端口與外圍設(shè)備連接。上位機(jī)與USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置通過USB線連接，與串行通信接口采集裝置通過RS232或RS485總線連接，接收采集裝置發(fā)送來的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明裝置在保證高精度、高速率的情況下，便攜性提高，連接更加簡單，使用USB接口擴(kuò)展了整個(gè)裝置的可應(yīng)用范圍，使用串口通信增加了通信距離，更適應(yīng)工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域的復(fù)雜要求，降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集及控制裝置，尤其涉及一種基于USB總線標(biāo)準(zhǔn)的同步串行信號(hào)采集控制裝置。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)采集是數(shù)字信號(hào)處理中非常重要的環(huán)節(jié)，很多工業(yè)上的測(cè)量控制的應(yīng)用中，需要把各種傳感器信號(hào)集中采集到個(gè)人計(jì)算機(jī)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上。其中，在光電編碼器等各種傳感器上得到了廣泛的應(yīng)用的是一種同步串行接口SSI(SynchronousSerialInterface)，SSI信號(hào)傳輸速度快、連線簡單、對(duì)噪音的抗干擾性極高，最遠(yuǎn)距離可達(dá)500m。但工控機(jī)一般不提供SSI接口，目前的SSI數(shù)據(jù)采集卡多采用PCI、CPCI、PXI等接口，價(jià)格昂貴且驅(qū)動(dòng)程序較為復(fù)雜，一般插在工控機(jī)的插槽中。

USB(UniversalSerialBus通用串行總線)以其簡單、速度快、支持即插即用和熱插拔的優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用。因?yàn)閁SB接口的廣泛普及，采用USB接口可以機(jī)動(dòng)靈活的在任意需要的場(chǎng)合使用，是一種低廉，便攜的使用和操作連接方案。

因此，設(shè)計(jì)一種基于USB總線標(biāo)準(zhǔn)的同步串行信號(hào)采集控制裝置，可以使測(cè)控系統(tǒng)具備采集SSI信號(hào)的功能，并且整個(gè)裝置的便攜性高、應(yīng)用范圍廣、采集速率快、性價(jià)比高，這些都對(duì)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展有積極的促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)工控機(jī)難以直接采集SSI信號(hào)的問題，提出了一種基于USB總線標(biāo)準(zhǔn)的同步串行信號(hào)采集控制裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于USB總線的同步串行信號(hào)采集控制裝置，包括USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置、串行通信接口采集裝置、同步串行信號(hào)接口裝置和采集裝置上位機(jī)；USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置和串行通信接口采集裝置均與同步串行信號(hào)接口裝置連接，向同步串行信號(hào)接口裝置發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)并接收數(shù)據(jù)信號(hào)；同步串行信號(hào)接口裝置通過SSI端口與外圍設(shè)備連接。采集裝置上位機(jī)與USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置通過USB線連接，與串行通信接口采集裝置通過RS232或RS485總線連接，接收采集裝置發(fā)送來的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置包括USB總線傳輸模塊和USB接口，所述串行通信接口采集裝置包括串口傳輸模塊、RS232接口和RS485接口，USB總線標(biāo)準(zhǔn)采集裝置和串行通信接口采集裝置具有共用的FPGA模塊；所述同步串行信號(hào)接口裝置包括SSI信號(hào)采集模塊和SSI端口；

FPGA模塊分多路連接SSI信號(hào)采集模塊的多個(gè)SSI驅(qū)動(dòng)芯片，每一路包括一路時(shí)鐘信號(hào)線和一路數(shù)據(jù)信號(hào)線；USB總線傳輸模塊以7根控制信號(hào)線和8根數(shù)據(jù)線和FPGA模塊連接；串口傳輸模塊中的RS232接口和FPGA模塊以兩根信號(hào)線連接，一路發(fā)送信號(hào)，一路接收信號(hào)；RS485接口和FPGA模塊以三根信號(hào)線連接，一路發(fā)送信號(hào)，一路接收信號(hào)，還有一路控制信號(hào)傳輸?shù)姆较?；USB總線傳輸模塊由采集裝置上位機(jī)供電，其他模塊由電源模塊供電。

進(jìn)一步地，所述的FPGA模塊以Xilinx公司的SPARTAN系列的FPGA芯片XC6SLX16為核心，SSI信號(hào)采集模塊采用的SSI驅(qū)動(dòng)芯片為MAX490ESA芯片，USB總線傳輸模塊采用FTDI的FT232H接口芯片，串口傳輸模塊中的RS232接口采用MAX3232芯片，RS485接口采用MAX3485芯片，電源模塊采用TI公司的TPS54325PWP芯片。