Посмотрите, как USB-интерфейс AVR Soft решает многие проблемы сбора данных через традиционный интерфейс RS232

1. Введение При производстве электроэнергии и электрических испытаниях часто необходимо использовать портативный ПК для сбора и обработки данных через интерфейс.

Обычно используемый сборщик данных с последовательным портом RS232 не позволяет подключать «живые» (горячие) плагины, что очень неудобно в использовании. И теперь большинство ПК не имеют интерфейса RS232, особенно портативные компьютеры. Вместо него интерфейс USB. В настоящее время применение технологии программного интерфейса USB одночипового микрокомпьютера AVR очень распространено. Компания ATMEL подробно представляет использование обычного порта ввода-вывода одночипового микрокомпьютера AVR для реализации функции интерфейса USB в универсальной последовательной шине программного обеспечения avr309; В то же время вводится метод программирования программы ATmega8 (прошивка), и предоставляются все исходные коды ассемблера. На основе исходного кода автор оптимизирует и объединяет различные версии прошивки программного интерфейса USB (оригинальная программа), ссылаясь и анализируя разных авторов. После изменения и удаления некоторых программ производительность сильно повышается. Загрузка процессора намного ниже, чем у исходной программы. Одночиповый микрокомпьютер AVR ATmega8 обладает производительностью и характеристиками высококачественного одночипового микрокомпьютера AVR, а цена эквивалентна цене низкокачественного одночипового микрокомпьютера. Его встроенный многоканальный аналого-цифровой преобразователь отвечает требованиям сбора аналоговых данных.

2. Одночиповый микрокомпьютер ATmega8ATmega8 — это одночиповый микрокомпьютер серии AVR компании ATMEL. Это 8-разрядный микрокомпьютер с одним чипом, основанный на структуре AVR RISC, созданный по технологии CMOS с низким энергопотреблением. Большинство инструкций выполняются за один цикл. АЦП последовательного приближения с точностью 10 битАЦП подключен к 8-канальному аналоговому мультиплексору и может выполнять выборку 8-канального несимметричного входного напряжения с порта C.

Несимметричный вход напряжения основан на 0 В (GND). АЦП включает в себя схему выборки и хранения, чтобы гарантировать, что входное напряжение АЦП остается постоянным во время преобразования. АЦП питается отдельно от контакта avcc. Отклонение между avcc и VCC не должно превышать 0,3 В. В устройстве имеется номинальное значение 2,56 В и опорное напряжение avcc. Опорное напряжение может быть развязано путем добавления конденсатора к выводу aref для лучшего подавления шума. Благодаря программируемым характеристикам микрокомпьютера с одним чипом AVR в системе, встроенная система микрокомпьютера с одним чипом может быть спроектирована и разработана без покупки дорогих симуляторов и программисты; В то же время он также обеспечивает очень удобную и простую среду обучения и разработки для начинающих пользователей одночиповых микрокомпьютеров. Кроме того, он является более полным и совершенным с точки зрения производительности энергосбережения, стабильности, защиты от помех и гибкости. По сравнению с другими микроконтроллерами, одночиповый микрокомпьютер ATmega8 прост и удобен в использовании, имеет низкую стоимость, низкий порог для входа в одночиповую серию AVR. разработка микрокомпьютеров, богатые программные ресурсы и простота разработки программ. Поскольку одночиповый микрокомпьютер ATmega8 является распространенным чипом, его характеристики, внутренняя структура и описание контактов в этой статье не приводятся.

3. Аппаратная схема Аппаратная схема сбора данных программного интерфейса USB на базе ATmega8 очень проста. Микроконтроллер ATmega8 в качестве ядра плюс небольшое количество внешних компонентов (как показано на рисунке 1). Подтягивающий резистор R3 на линии передачи данных USB D — на рисунке 1 используется хостом для идентификации низкоскоростного USB-устройства. (определено в спецификации USB).

Кристалл 12Mhz и два конденсатора 20p формируют часы, необходимые для работы MCU (один бит данных USB имеет 8 тактов).

D подключен к PD2 и также является контактом INT0. D - подключен к PD3. Резисторы R1 и R2 играют роль ограничения тока и защиты от случайного повреждения USB-порта компьютера или порта однокристального микрокомпьютера. Мощность VCC, необходимая для одночипового микрокомпьютера, напрямую обеспечивается выходным напряжением 5 В от порта USB. Потому что в спецификации USB указано, что диапазон уровней на линиях данных D и D — от 3,0 В до 3,6 В, а D1 и D2 — это стабилитроны на 3,6 В для ограничения уровня на линии данных. LED1 и R4 на рисунке — это цепи индикации питания. Леда1-леда6 и ра1-ра6 - схемы индикации канала АЦП. L1, C3 и C4 устанавливаются в соответствии с требованиями к точности аналого-цифрового преобразования в руководстве по эксплуатации продукта ATmega8. Ri1-ri6 и ci1-ci6 являются настройками ввода дискретизации аналогового сигнала, и их схемы и параметры изменяются в соответствии с различными входными требованиями. J2 на рисунке представляет собой входную клемму дискретизации аналогового сигнала, которую можно подключить к одной клемме 0-2,56 В и 0-5 В входных аналоговых сигналов. Измерение параметров переменного тока требует обработки и ввода сигнала переменного тока; Для измерения дифференциального аналогового сигнала необходимо изменить входную схему дискретизации. Аналого-цифровое преобразование ATmega16 может быть либо несимметричным входом, либо дифференциальным входом; Также есть 2 дифференциальных входных канала с дополнительным усилением в 10 и 200 раз; Всего несколько пинов, принципиальная схема изменилась; Программное обеспечение микрокомпьютера с одним чипом может быть совместимо и трансплантировано, а также добавлено несколько инструкций о дифференциальном вводе и обработке данных аналого-цифрового преобразования. При необходимости обратитесь к руководству по эксплуатации продукта ATmega16 (которое можно загрузить с веб-сайта ATMEL).

4. Программа микрокомпьютера с одним чипом ATmega8 (прошивка) Эта программа основана на микрокомпьютере с одним чипом ATmega8 и использует чистое программное обеспечение для завершения приема, отправки и декодирования протокола USB, чтобы реализовать функцию передачи данных интерфейса USB; Функция сбора аналоговых данных реализуется посредством встроенного аналого-цифрового преобразования микрокомпьютера с одним чипом. Протокол USB определяет, что скорость передачи данных низкоскоростных USB-устройств составляет 1,5 млн бит/с. Если микрокомпьютер с одним чипом использует тактовую частоту 12 МГц, основная частота в 8 раз больше, чем 1,5 МГц. Другими словами, одночиповый микрокомпьютер должен точно выполнять сбор или передачу одного бита данных (обычный порт ввода-вывода) каждые 8 ​​циклов.

Эта ситуация имеет строгие требования к синхронизации одночипового микрокомпьютера. Следовательно, основной код программного обеспечения микрокомпьютера с одним чипом должен быть написан на языке ассемблера. Чип ATmega8 представляет собой микроконтроллер серии AVR компании ATMEL. Веб-сайт ATMEL предоставляет программное обеспечение для разработки интегрированной среды (IDE) студии AVR для бесплатной загрузки. Язык ассемблера поддерживается непосредственно после установки. Программа прошивки скомпилирована, скомпилирована и записана с помощью этого программного обеспечения для разработки (прожиг с кабелем загрузки USB ISP). Программа написана в модульной структуре. Для координации и эффективности каждого модуля интерфейс USB устанавливается следующим образом.

Код состояния = 1: указывает, что получен пакет маркера настройки порта управления (устанавливается после получения пакета маркера в прерывании). Код состояния = 2: указывает, что пакет порта управления получен (устанавливается после получения пакета маркера в прерывании). прерывание) Код состояния = 3: указывает, что исходящий пакет порта управления получен (устанавливается после получения маркерного пакета в прерывании)

Код состояния = 5: указывает, что получен исходящий пакет порта данных (устанавливается после получения пакета маркера в прерывании) Код состояния = 6: указывает на изменение адреса приема (устанавливается в основном цикле) Флаг операции = 2: указывает, что данные пакета настройки порта управления получены (устанавливаются после получения пакета в прерывании)

Флаг операции = 3: указывает, что пакет in порта управления отправлен (устанавливается после отправки пакета in в прерывании) Флаг операции = 4: указывает, что порт управления в пакете готов (устанавливается в основном цикле) Порт число = 0: порт управления

Номер порта = 1: данные в порту Номер порта = 2: выходные данные порта Номер порта = 3: состояние последовательного порта в порту (виртуальный интерфейс USB RS232, требования спецификации класса CDC)

5. Заключение

Программа запускается со сброса системы, инициализирует систему (устанавливает адрес стека, инициализацию памяти и регистра, инициализацию аналого-цифрового преобразователя) и устанавливает начальное значение программного интерфейса USB, а затем входит в основную программу для непрерывного обнаружения USB сигнал сброса (две линии данных остаются на низком уровне 10-20 мс). В случае сброса, когда несколько элементов совместно используют общий передатчик, если сразу не удается найти общий передатчик, становится трудно получить требуемые элементы. Таким образом, небольшой передатчик может быть установлен на одном или нескольких объектах, а сигнал тревоги может быть подключен к общему передатчику, чтобы передатчик на объекте можно было использовать для обнаружения и извлечения общего передатчика. Затем используйте общий передатчик для получения общего передатчика. необходимые предметы. Кроме того, он имеет широкий спектр приложений, таких как музеи и банки, и рыночный спрос будет относительно большим. Это один из необходимых продуктов в современном обществе. Следовательно, он имеет высокую ценность для продвижения и хорошие перспективы применения.