Découvrez comment l'interface AVR Soft USB résout de nombreux problèmes d'acquisition de données d'interface RS232 traditionnelle

1. IntroductionDans la production d'énergie et les tests électriques, il est souvent nécessaire d'utiliser un PC portable pour collecter et traiter les données via l'interface.

Le collecteur de données couramment utilisé avec port série RS232 ne permet pas le plug-in en direct (à chaud), ce qui est très peu pratique à utiliser. Et maintenant, la plupart des PC n'ont pas d'interface RS232, en particulier les ordinateurs portables. Au lieu de cela, l'interface USB. À l'heure actuelle, l'application de la technologie d'interface logicielle USB du micro-ordinateur à puce unique AVR est très courante. La société ATMEL présente en détail l'utilisation du port IO ordinaire du micro-ordinateur à puce unique AVR pour réaliser la fonction d'interface USB dans le bus série universel du logiciel avr309 ; En même temps, la méthode de programmation du programme ATmega8 (Firmware) est introduite, et tous les codes sources assembleur sont fournis. Sur la base du code source, l'auteur optimise et combine différentes versions du micrologiciel d'interface logicielle USB (programme original) en se référant à et en analysant différents auteurs. Après avoir modifié et supprimé certains programmes, les performances sont grandement améliorées. L'utilisation du processeur est bien inférieure à celle du programme source. Le micro-ordinateur monopuce AVR ATmega8 a les performances et les caractéristiques d'un micro-ordinateur monopuce AVR de haute qualité, et le prix n'est équivalent qu'à celui d'un micro-ordinateur monopuce de bas niveau. Son convertisseur A/N multicanal intégré répond aux besoins d'acquisition de données analogiques.

2. Micro-ordinateur à puce unique ATmega8ATmega8 est un micro-ordinateur à puce unique de la série AVR de la société ATMEL. Il s'agit d'un micro-ordinateur à puce unique 8 bits basé sur la structure AVR RISC produite par un processus CMOS basse consommation. La plupart des instructions sont exécutées en un seul cycle. CAN à approximation successive avec une précision de 10 bitsLe CAN est connecté à un multiplexeur analogique à 8 canaux et peut échantillonner des tensions d'entrée asymétriques à 8 canaux à partir du port C.

L'entrée de tension asymétrique est basée sur 0V (GND). L'ADC comprend un circuit d'échantillonnage et de maintien pour garantir que la tension d'entrée de l'ADC reste constante pendant la conversion. L'ADC est alimenté séparément par la broche avcc. L'écart entre avcc et VCC ne doit pas dépasser 0,3 V. Il y a une valeur nominale de 2,56v et une tension de référence avcc dans l'appareil. La tension de référence peut être découplée en ajoutant un condensateur à la broche aref pour mieux supprimer le bruit. En raison des caractéristiques programmables du micro-ordinateur à puce unique AVR dans le système, le système intégré du micro-ordinateur à puce unique peut être conçu et développé sans acheter de simulateurs coûteux et programmeurs ; En même temps, il fournit également un environnement d'apprentissage et de développement très pratique et simple pour les débutants en micro-ordinateur à puce unique. De plus, il est plus complet et parfait en termes de performances d'économie d'énergie, de stabilité, d'anti-interférence et de flexibilité. Comparé à d'autres microcontrôleurs, le micro-ordinateur à puce unique ATmega8 est simple et facile à utiliser, à faible coût, à faible seuil pour entrer dans la série AVR à puce unique développement de micro-ordinateurs, ressources logicielles riches et développement de programme facile. Comme le micro-ordinateur monopuce ATmega8 est une puce courante, ses caractéristiques, sa structure interne et la description des broches ne sont pas présentées dans cet article.

3. Circuit matérielLe circuit matériel d'acquisition de données d'interface logicielle USB basé sur ATmega8 est très simple. Microcontrôleur ATmega8 comme noyau, plus un petit nombre de composants externes (comme illustré à la figure 1). La résistance de rappel R3 sur la ligne de données USB D - à la figure 1 est utilisée par l'hôte pour identifier le périphérique USB à faible vitesse (défini dans la spécification USB).

Un cristal 12Mhz et deux condensateurs 20p forment l'horloge nécessaire au fonctionnement du MCU (un bit de données USB a 8 cycles d'horloge).

D est connecté à PD2 et est également la broche INT0. D - connecté à PD3. Les résistances R1 et R2 jouent le rôle de limitation de courant et de protection pour éviter d'endommager accidentellement le port USB de l'ordinateur ou le port du micro-ordinateur monopuce. L'alimentation VCC requise par le micro-ordinateur à puce unique est directement fournie par la sortie d'alimentation 5V du port USB. Parce que la spécification USB spécifie que la plage de niveau sur les lignes de données D et D - est de 3,0 V à 3,6 V, et D1 et D2 sont des diodes Zener de 3,6 V pour limiter le niveau sur la ligne de données. Les LED1 et R4 sur la figure sont des circuits d'indication d'alimentation. Leda1-leda6 et ra1-ra6 sont des circuits d'indication de canal de conversion a/N. L1, C3 et C4 sont réglés conformément aux exigences de précision de conversion A/N du manuel d'instructions du produit ATmega8. Ri1-ri6 et ci1-ci6 sont des paramètres d'entrée d'échantillonnage de signal analogique, et leurs circuits et paramètres changent en fonction des différentes exigences d'entrée. J2 sur la figure est la borne d'entrée d'échantillonnage de signal analogique, qui peut être connectée à des signaux analogiques d'entrée 0-2,56 V et 0-5 V à borne unique. La mesure des paramètres AC nécessite un traitement et une entrée du signal AC ; Pour mesurer le signal analogique différentiel, le circuit d'échantillonnage d'entrée doit être changé. La conversion A/N de l'ATmega16 peut être une entrée asymétrique ou une entrée différentielle ; Il existe également 2 canaux d'entrée différentiels avec un gain optionnel de 10 fois et 200 fois ; Plus que quelques broches, le schéma du circuit a changé ; Le logiciel du micro-ordinateur à puce unique peut être compatible et transplanté, et plusieurs instructions concernant l'entrée différentielle de conversion a/N et le traitement des données sont ajoutées. Si nécessaire, veuillez vous référer au manuel d'instructions du produit ATmega16 (qui peut être téléchargé sur le site Web d'ATMEL).

4. Programme de micro-ordinateur à puce unique ATmega8 (Firmware) Ce programme est basé sur un micro-ordinateur à puce unique ATmega8 et utilise un logiciel pur pour compléter la réception, l'envoi et le décodage du protocole USB, afin de réaliser la fonction de communication de données de l'interface USB ; La fonction d'acquisition de données analogiques est réalisée grâce à la conversion A/N intégrée d'un micro-ordinateur monopuce. Le protocole USB définit que le débit de communication des périphériques USB à faible vitesse est de 1,5 m bits / s. Si le micro-ordinateur monopuce utilise la fréquence d'horloge de 12 MHz, la fréquence principale est 8 fois supérieure à celle de 1,5 MHz. En d'autres termes, le micro-ordinateur monopuce doit terminer avec précision l'acquisition ou la transmission d'un bit de données (port IO ordinaire) tous les 8 cycles.

Cette situation a des exigences strictes sur la synchronisation du micro-ordinateur à puce unique. Par conséquent, le code de base du logiciel de micro-ordinateur à puce unique doit être écrit en langage d'assemblage. La puce ATmega8 est un MCU de la série AVR de la société ATMEL. Le site Web ATMEL fournit un logiciel de développement d'environnement intégré (IDE) AVR Studio en téléchargement gratuit. Le langage d'assemblage est directement pris en charge après l'installation. Le programme du micrologiciel est compilé, compilé et gravé avec ce logiciel de développement (gravure avec câble de téléchargement USB ISP). Le programme est écrit dans une structure modulaire. Pour la coordination et l'efficacité de chaque module, l'interface USB est configurée comme suit.

Code d'état = 1 : indique que le paquet de jeton de configuration du port de contrôle est reçu (défini après réception du paquet de jeton dans l'interruption) Code d'état = 2 : indique que le port de contrôle dans le paquet est reçu (défini après la réception du paquet de jeton dans le interruption) Code d'état = 3 : indique que le paquet de sortie du port de contrôle est reçu (défini après la réception du paquet de jeton dans l'interruption)

Code d'état = 5 : indique que le paquet de sortie du port de données est reçu (défini après réception du paquet de jeton dans l'interruption) Code d'état = 6 : indique le changement d'adresse de réception (défini dans le cycle principal) Drapeau d'opération = 2 : indique que les données du paquet de configuration du port de contrôle sont reçues (définies après réception du paquet dans l'interruption)

Drapeau d'opération = 3 : indique que le paquet entrant du port de contrôle est envoyé (défini après l'envoi du paquet entrant dans l'interruption) Drapeau d'opération = 4 : indique que le port de contrôle dans le paquet est prêt (défini dans le cycle principal) Port nombre = 0 : port de contrôle

Numéro de port = 1 : données dans le portNuméro de port = 2 : données hors portNuméro de port = 3 : état du port série dans le port (interface RS232 virtuelle USB, exigences de spécification de classe CDC)

5. Conclusion

Le programme démarre à partir de la réinitialisation du système, initialise le système (définit l'adresse de la pile, l'initialisation de la mémoire et du registre, l'initialisation du convertisseur a/D) et définit la valeur initiale de l'interface USB logicielle, puis entre dans le programme principal pour détecter en continu l'USB signal de réinitialisation (les deux lignes de données restent au niveau bas de 10-20 ms). En cas de réinitialisation, lorsque plusieurs éléments partagent un émetteur total, une fois que l'émetteur total ne peut pas être trouvé immédiatement, il deviendra difficile de récupérer les éléments requis. Par conséquent, un petit émetteur peut être installé sur un ou plusieurs articles et une alarme peut être attachée à l'émetteur total, de sorte que l'émetteur sur l'article puisse être utilisé pour détecter et récupérer l'émetteur total, puis utiliser l'émetteur total pour récupérer le articles requis. En outre, il a un large éventail d'applications, telles que les musées et les banques, et la demande du marché sera relativement importante. C'est l'un des produits nécessaires dans la société moderne. Par conséquent, il a une valeur de promotion élevée et de bonnes perspectives d'application.