基于USB的硬度计数据通信的实现

2022-01-02 09:16分类：电子元器件阅读：

　　O 前言

　　强度精确测量是工业化生产，尤其是原材料生产加工中广泛运用的传统式检测技术。携带式硬度仪是一种较专业的硬度测试仪器，具备体型小、重量较轻、易带上、实际操作便捷等特性，特别是在对一些大中型、不脱卸式构件或深度加工后规定进行复测强度的零件的强度精确测量尤其有效。但因为一般携带式硬度仪在硬件配置和作用等领域存有局限性，因此无法达到生产过程中的繁杂规定。

　　根据USB系统总线的数据通讯具备安装使用便捷、稳定性高、数据信息不容易遗失、抗干扰性强、有利于传输数据和处置等优势，伴随着USB运用日益普遍，早已渐渐变成当代传输数据的首要发展趋势。

　　文中制定的携带式硬度仪数据通讯系统软件完成计划方案，将USB通讯技术运用到强度精确测量全过程中，采用Philips企业的PDIUSBD12做为USB集成ic，采用 Atmel企业的ATmega128做为MCU，运用稳定的USB传输数据，将携带式硬度仪与PC机联接，由上位机软件进行所需作用的解决，达到了检测施工现场的规定。

　　1 结构化分析与设计方案

　　1.1 硬度仪的原理及具体工作标准

　　强度是表现金属材料在外表部分容积内抵御变形或破损的工作能力。强度说明原材料的弹性变形和塑性形变，硬度仪选用冲击性方法实现检查后，根据控制器将所取得的影响量转化成电子信号交给电子产品开展解决，待检原材料强度值是根据硬度仪配备的冲击性设备取得的。现阶段全球常用的强度计量检定规范有洛氏、地震震级、维氏、布氏等，而携带式硬度仪以里氏硬度计占多数。

　　里氏硬度值的理解以下：

　　式中：HL为里氏硬度值;vA为冲击性体距试件表层1 mm时的冲击性速率;vB为冲击性体距试件表层1 mm时的上升速率。

　　在运用携带式硬度仪开展检测运行时，经常会对强度精确测量明确提出一些规定，如表1所显示。

　　因为携带式硬度仪数据信息总量相对性比较有限、完成作用比较简易，在面临具体工作碰到的表1所显示的比较繁杂要求时，存有一定局限，难以提升测后数据处理方法工作效能。因而，文中明确提出USB数据通讯计划方案来处理这种难题。

　　1.2 携带式硬度仪USB数据通讯系统软件硬件配置构成

　　USB(Universal Serial Bus)是一种迅速、双重、同歩传送、1394连接的通用性串行通信传输数据系统总线，以其便捷平稳、便于连接PC机、兼容模式强、便于升級、成本费便宜，获得了广泛运用。因而，为完成携带式硬度仪与PC机的通讯，采用了USB通信方式。

　　携带式硬度仪USB数据通讯体系结构如图所示1所显示。

　　本预案采用微控制器ATmega128做为数据通讯系统软件的控制板。

　　ATmega128为Atmel企业推行的8位AVR微控制器，具备很高的信价比，工作中时最大速率能够做到16MIPS，128 KB的FLASH、4 KB的E2PROM，充足达到计划方案中数据储存的必须，此外，ATmega128具备53个可编程控制器键入/輸出口，可拓展64 KB的外界储存器，有利于完成多一点强度值数据收集的硬件配置拓展。

　　在该体系中，MCU ATmega128担负着数据收集和USB数据通讯的多重每日任务，关键进行收集多通道数据量键入、相互配合PC机操纵USB通讯电源电路进行硬件测试、枚举类型联接及数据信息的横向传送;操纵储存电源电路进行信息的存储等调节作用。

　　本预案采用的USB集成icPDIUSBD12是Philips企业完善且价格便宜的商品。片内集成化了性能卓越USB接口元器件、FIFO储存器、光端机及其工作电压调节器等，适用USB 2.O的飞速方式。

　　为确保USB传输数据的高效率，本方法选用线下精确测量，定量分析传输的建立方法。按生产流程将一组商品强度精确测量值临时性存进MCU的内存储器中，再将MCU储存器中的临时性数据信息装包根据USB发送给PC机并存进服务器数据库查询，服务器应用软件必须时对信息完成解决。

　　2 系统软件完成

　　本计划方案要处理下列三个层面的工作中：一是在MCU上设计方案USB固定件程序流程;二是撰写上位机软件的USB驱动软件;三是完成上位机软件数据处理方法应用软件。

　　2.1 USB固定件程序流程

　　固定件设计方案主要是进行机器设备枚举类型、服务器与设施的数据传输、机器设备端数据处理方法和操纵等工作中，固定件编程设计成前后台模式，把机器设备端数据处理方法和操控做为MCU的前台接待每日任务，枚举类型及枚举类型取得成功以后的USB数据传输放到后台管理开展。完成机器设备与服务器以最高的传输速度通讯。

　　设计方案时将USB端口号1和端口号2界定为一般键入/輸出种类，相匹配于PDIUSBD12的方式0。操纵端口号0进行回应USB规范要求的作用，键入端口号用以把数据收集电源电路收集并装包的强度值数据信息赠给USB服务器，輸出端口号接受USB服务器上传的包。

　　PDIUSBD12从USB接到一个数据文件，就对MCU造成一个中断请求，MCU马上回应终断，终断服务项目程序段用于解决由PDIUSBD12引起的终断，它将信息从PDIUSBD12的FIFO中取返回MCU储存器中。各节点终断程序处理以下：