中， 如圖4所示。
[0018] 基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的工作原理及實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)說(shuō)明如 下，其中整體實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示： 1)專用高速通信架構(gòu) 如圖1所示，專用高速通信架構(gòu)主要由軟硬件切換模塊、片上可編程軟件采集模塊、上 位機(jī)軟件采集模塊、物理按鍵觸發(fā)采集模塊、高速數(shù)據(jù)緩沖器組成，軟硬件切換模塊實(shí)時(shí)監(jiān) 聽(tīng)三種數(shù)據(jù)處理方式的觸發(fā)，然后選擇數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在專用高速通信架 構(gòu)中，軟硬件切換模塊通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置，如圖2所示，這數(shù)據(jù)采集模塊的使能端受軟硬 件切換模塊的控制，通過(guò)監(jiān)聽(tīng)這三種處理事件觸發(fā)其中一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊，最終將處理完 畢的數(shù)據(jù)通過(guò)高速數(shù)據(jù)緩沖器輸出至上位機(jī)軟件中。
[0019] 2)軟硬件切換處理 軟硬件切換模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，該模塊可靈活切換物理按鍵采集、片上可編程軟件采 集和上位機(jī)軟件采集三種方式的事件處理。在軟硬件切換模塊中，撥碼開(kāi)關(guān)S1~S2是2-4譯 碼器的選擇端，通過(guò)設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)可選擇其中一一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊，N1~N3分別代表物理 按鍵采集事件、片上可編程軟件采集事件和上位機(jī)軟件采集事件的觸發(fā)端，當(dāng)其值為1時(shí)， 會(huì)觸發(fā)該事件處理請(qǐng)求。Y1~Y3是輸出數(shù)據(jù)采集事件使能端，其有效值為1，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)選擇 端和觸發(fā)端同時(shí)滿足條件才能輸出某種數(shù)據(jù)采集事件使能，如下表所示：
注:S1~S2代表?yè)艽a開(kāi)關(guān)，Ν1~Ν3代表事件觸發(fā)端，Υ1~Υ3代表事件使能端。
[0020] 若把采集方式設(shè)置成片上可編程軟件采集方式，需要將撥碼開(kāi)關(guān)S2置0，Sl置1，在 片上可編程軟件中運(yùn)行采集數(shù)據(jù)程序使事件觸發(fā)端置1，片上可編程軟件采集事件使能端 輸出為1，激活圖2中的片上可編程軟件采集模塊，最后將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件上。 [0021 ] 3)片上可編程軟件采集模塊 在片上可編程軟件采集模塊的采集處理中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先將模擬信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，當(dāng)片上可編程軟件接收到數(shù)字信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始分析所接收到的數(shù) 字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去冗余處理和可編程處理，片上可編程軟件的可編程處理能使用 戶通過(guò)自定義的程序?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行靈活可變的處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)靈活的片上可編程操 作。
[0022] 4)上位機(jī)軟件采集模塊 上位機(jī)軟件采集模塊的實(shí)現(xiàn)如圖3所示，上位機(jī)軟件由采集開(kāi)關(guān)、采集端口、采集時(shí)間、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用和USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序組成，所述采集開(kāi)關(guān)，采集端口和采集時(shí)間以圖形化的界 面進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)參數(shù)設(shè)定完畢并開(kāi)始采集后，數(shù)據(jù)可通過(guò)專用高速通信架構(gòu)將數(shù)據(jù)回傳到 上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不僅針對(duì)于上位機(jī)軟件采集模塊采集數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)，還可以存儲(chǔ)來(lái)自物理按鍵觸發(fā)采集模塊和片上可編程軟件采集模塊采集的數(shù)據(jù)。所述 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是上位機(jī)軟件的底層驅(qū)動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件的USB接口通信。
[0023] 5)物理按鍵觸發(fā)采集模塊 物理按鍵觸發(fā)采集模塊可以通過(guò)外部中斷觸發(fā)上位機(jī)軟件中已設(shè)定的數(shù)據(jù)采集處理。 當(dāng)上位機(jī)軟件得到其中一個(gè)按鍵的中斷請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集處理，最后將數(shù) 據(jù)通過(guò)專用高速通信架構(gòu)輸出至上位機(jī)軟件上。
[0024] 6)高速數(shù)據(jù)緩沖器 如圖4所示，高速數(shù)據(jù)緩沖器由數(shù)據(jù)接口、USB接口和4個(gè)FIFO組成。所述數(shù)據(jù)接口是采 集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流接口，在初始化狀態(tài)下，該接口默認(rèn)指向FIFOl。當(dāng)其中某個(gè)FIFO寫(xiě)"滿"時(shí)， 所述USB接口實(shí)現(xiàn)FIFO和上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)傳輸。其中，所述的4個(gè)FIFO以環(huán)狀的循環(huán)結(jié)構(gòu) 組成，在數(shù)據(jù)接口端和USB接口端都并不知道有四重FIFO。因此，數(shù)據(jù)接口端只要有IfFIFO 為"半滿"，就可以繼續(xù)向該FIFO發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)操作的FIFO寫(xiě)"滿"時(shí)，自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換到USB接 口端，排隊(duì)等候輸出至USB接口端，并將數(shù)據(jù)接口隊(duì)列中下一個(gè)為"空"的FIFO轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)接 口上，供其繼續(xù)寫(xiě)數(shù)據(jù)。USB接口端與此類似，只要1有個(gè)FIFO為"半滿"，就可以繼續(xù)讀取數(shù) 據(jù)。當(dāng)前操作的FIFO讀"空"時(shí)，自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)接口端，排隊(duì)等候?qū)懭?，并將USB接口隊(duì) 列中下一個(gè)為"滿"的FIFO轉(zhuǎn)移到USB接口上，供其繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。
[0025]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)軟硬 件切換模塊靈活切換片上可編程軟件處理、上位機(jī)軟件處理和按鍵觸發(fā)處理這三種采集數(shù) 據(jù)處理方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集方式的靈活切換，通過(guò)軟件處理的方式對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮， 實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的高效傳輸。在硬件實(shí)現(xiàn)上，上位機(jī)軟件和專用高速通信架構(gòu)在硬件資源分 配上相互獨(dú)立，使兩者均能發(fā)揮各自的最大性能。
[0026]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括USB專用高速通 信架構(gòu)和上位機(jī)軟件，其中USB專用高速通信架構(gòu)與上位機(jī)軟件連接； 其中所述USB專用高速通信架構(gòu)包括軟硬件切換模塊、片上可編程軟件采集模塊、上位 機(jī)軟件采集模塊、物理按鍵觸發(fā)采集模塊、高速數(shù)據(jù)緩沖器和USB接口； 其中所述軟硬件切換模塊用于監(jiān)聽(tīng)來(lái)自片上可編程軟件、上位機(jī)軟件和物理按鍵的采 集事件觸發(fā)，并選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)采集模塊為片上可編程 軟件采集模塊、上位機(jī)軟件采集模塊或物理按鍵觸發(fā)采集模塊； 高速數(shù)據(jù)緩沖器用于緩存數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)并將之通過(guò)USB接口傳輸至上位機(jī) 軟件中保存。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng) 軟硬件切換模塊監(jiān)聽(tīng)到采集事件觸發(fā)時(shí)，首先判斷選擇的數(shù)據(jù)采集模塊是否處于工作狀 態(tài)，若是則等待數(shù)據(jù)采集模塊完成正在進(jìn)行的事件后才輸出使能信號(hào)使其開(kāi)始相應(yīng)的數(shù)據(jù) 米集。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所 述軟硬件切換模塊包括2-4譯碼器、第一撥碼開(kāi)關(guān)S1、第二撥碼開(kāi)關(guān)S2、或非門(mén)邏輯電路、第 一與門(mén)邏輯電路、第二與門(mén)邏輯電路、第三與門(mén)邏輯電路； 其中第一撥碼開(kāi)關(guān)S1、第二撥碼開(kāi)關(guān)S2分別與2-4譯碼器的兩個(gè)輸入端連接； 物理按鍵采集事件的觸發(fā)端N1、片上可編程軟件采集事件的觸發(fā)端N2、上位機(jī)軟件采 集事件的觸發(fā)端N3均與或非門(mén)邏輯電路的輸入端連接，或非門(mén)邏輯電路的輸出端與2-4譯 碼器的EN端連接； 2-4譯碼器的三個(gè)輸出端分別與第一與門(mén)邏輯電路、第二與門(mén)邏輯電路、第三與門(mén)邏輯 電路的第一輸入端連接； 第一與門(mén)邏輯電路、第二與門(mén)邏輯電路、第三與門(mén)邏輯電路的第二輸入端分別與物理 按鍵采集事件的觸發(fā)端N1、片上可編程軟件采集事件的觸發(fā)端N2、上位機(jī)軟件采集事件的 觸發(fā)端N3連接； 第一與門(mén)邏輯電路、第二與門(mén)邏輯電路、第三與門(mén)邏輯電路的輸出端分別與片上可編 程軟件采集模塊、上位機(jī)軟件采集模塊、物理按鍵觸發(fā)采集模塊的使能端Y1、Y2、Y3連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所 述片上可編程軟件采集模塊采集得到數(shù)據(jù)后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行去冗余處理和可編程處 理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于：所述高速數(shù)據(jù)緩沖器包括數(shù)據(jù)接口和4個(gè)FIFO，所述4個(gè)FIFO組成環(huán)狀的循環(huán)結(jié)構(gòu)， 數(shù)據(jù)接口與其中一個(gè)FIFO連接，USB接口與另一個(gè)FIFO連接，數(shù)據(jù)接口連接的FIFO與USB連 接的FIFO首尾不相鄰。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于USB專用高速通信架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括USB專用高速通信架構(gòu)和上位機(jī)軟件，其中USB專用高速通信架構(gòu)與上位機(jī)軟件連接；其中所述USB專用高速通信架構(gòu)包括軟硬件切換模塊、片上可編程軟件采集模塊、上位機(jī)軟件采集模塊、物理按鍵觸發(fā)采集模塊、高速數(shù)據(jù)緩沖器和USB接口；其中所述軟硬件切換模塊用于監(jiān)聽(tīng)來(lái)自片上可編程軟件、上位機(jī)軟件和物理按鍵的采集事件觸發(fā)，并選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)采集模塊為片上可編程軟件采集模塊、上位機(jī)軟件采集模塊或物理按鍵觸發(fā)采集模塊；高速數(shù)據(jù)緩沖器用于緩存數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)并將之通過(guò)USB接口傳輸至上位機(jī)軟件中保存。
【IPC分類】G06F13/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105550149
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510999279
【發(fā)明人】徐永鍵, 陸許明, 譚洪舟, 盧志豪
【申請(qǐng)人】中山大學(xué)花都產(chǎn)業(yè)科技研究院
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日