本发明专利技术公开了一种集成U盘和数据采集模块的USB复合设备，属于电子技术领域，电路结构包括USB接口模块、USB控制器模块、主控制器模块、至少一个存储介质模块、至少一个数据采集模块、显示屏模块和键盘模块。本发明专利技术实现了U盘和数据采集模块的一体化，设备与计算机连接后枚举成U盘和数据采集模块。设备相关资料和采集的数据存放在U盘中，用户可以直接通过U盘安装数据采集模块的驱动、查找资料、读取采集数据，也可以直接与数据采集模块通信。本发明专利技术在避免光盘和纸质手册资料造成资源浪费的同时，方便用户对资料的管理、手册的检索阅读和USB驱动的安装，同时还实现了U盘中资料的更新，保证用户获取最新的资料，及时更新资料中的错误和漏洞。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子
，特别是集成U盘和数据采集模块的USB复合设备。
技术介绍
工业自动化，是指以工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。数据采集，是指从传感器或其它待测设备的模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。 人机交互(Human-Machine Interaction,简称HMI),是一门研究系统与用户之间的互动关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分，用户通过人机交互界面与系统交流。工业自动化的控制目标是工业生产中的各种参数，而各种参数的获得必需使用数据采集的相关技术，所以近年来，随着工业自动化的发展，数据采集设备的使用已经日益广泛。数据采集设备包括各种没有人机交互的数据采集板卡和分布式模块，也包括常规带人机交互的台式设备。他们的共同特点就是用来完成数据采集的功能，实现工业自动化。没有人机交互的数据采集板卡，如PCI、PCI-E、ISA等接口卡，这种板卡的种类非常丰富，硬件电路实现很简单，只需要一个数据采集模块和一个通信接口即可完成全部功能，但是由于这种板卡没有人机交互，无法独立使用，所以使用时必须配合相应的主机来实现各种相关功能。板卡通过硬件通信接口与主机相连接，主机上运行对应的软件，实现与板卡的通信，读取板卡测量数据，进行相应的处理，执行相应的操作。如果用户只需要一个板卡进行相关数据采集时，购买对应板卡后，还必须购买其对应的主机，然后进行二次开发后才能使用这种板卡进行数据采集功能。同时由于通信时必须把板卡通过总线接口直接连接到主机上，通信距离短，只能组建集中式系统，无法实现工业现场的分布式数据采集。这种数据采集板卡成本高，灵活性低，不具有二次开发能力的普通用户基本上无法使用，并且整个数据采集过程中主机与设备必须一直处于通信状态，无法离线数据采集，高精度测量时容易被主机干扰。没有人机交互的分布式模块，如CAN-Bus、RSM485模块等，这种模块可以分散放置在工业现场各处，每个模块都独立完成数据采集的功能，并能通过总线与主机远程通信，这种模块的结构相对复杂，需要独立处理相对复杂的通信协议，但是这种模块依然不能独立使用，使用时必须挂接在相关的通信总线上，然后连接到相应的主机，主机统一对各模块进行配置、管理，实现数据采集的相关功能。主机一般是由带人机交互的主站或者计算机担任，主机上必须运行相应的软件，软件统一管理各个分布式模块，统一配置各模块，读取米集数据。同样对于用户来说，购买模块后必须购买对应的主机才能使用，用户如果想实现自己的数据采集系统，一般还需要再次开发对应的主机软件，调用模块的相关驱动库，然后才能操作各模块，同样存在成本高，对用户能力要求高的问题，并且整个数据采集过程中主机与设备必须一直处于通信状态，无法离线数据采集，高精度测量时容易被主机干扰。常规带人机交互的台式设备一般有独立的显示屏幕和键盘，每个设备都能独立工作，不需要任何附加设备，用户只需要打开设备就能配置和使用，完成相关的数据采集功能，使用非常方便。市场普遍存在的有两种这样的常规带人机交互的台式仪器，第一种没有数据存储功能，整个数据采集过程中必须与主机一直处于通信状态，使用主机来保存数据，无法离线式数据采集；第二种有数据存储功能，这种可以实现离线式数据采集，但是数据存储在仪器内部存储器中，数据采集结束后用户无法直接获取数据进行分析处理，必须使用厂家提供的相关软件读取数据，然后才能使用，并且很多情况用户无法按照自己的需要导出数据。有时用户使用时还需要购买昂贵的软件或通信接口转接卡。不带存储功能的仪器用户使用起来不方便，无法离线测量，高精度测量时容易被主机干扰，使用成本比较高；带存储功能的仪器由于数据获取不方便，数据不能灵活处理。由于目前自动化测量的发展，对大量数据的采集和处理的需求日益旺盛，每个采集设备独立处理数据的能力都有限，所以设备与计算机进行联机，使用计算机处理数据的需要也越来越多；同时考虑到节约能源，离线式数据采集也是非常必要的；因此设备与计 算机通信的实现方法、数据传输的方式和效率都对实际工作的开展有着非常大的影响。目前USB凭借其优秀的性能，包括简单的硬件连接、高速的数据传输速度、可靠的性能等，已经得到广泛的使用，任何一个计算机机都会配置多个USB接口，所以使用USB接口进行联机就非常方便。同时使用USB进行与计算机实现联机也是目前仪器通信中普遍使用的方式。目前的数据采集设备通过USB接口连接计算机后仅枚举成一个设备，称为“单一设备”。“单一设备”在使用时必须配合其他很多资料，包括光盘，纸质数据手册等资料才能使用，并且实物资料涉及到管理、保存和携带等问题，实际使用非常不方便。“单一设备”有很大缺点每个使用过USB设备的人都会遇到一个问题，每一个自 定义的USB设备都必须首先安装驱动，然后才能进行下一步的联机操作，而驱动的获得常规手段就是通过随机光盘或者网络。因此每个设备在销售时都必须配备光盘来存储相关驱动、数据手册、相关软件等。而目前很多公司和个人的计算机都不再配置光驱，所以光盘的读取就成了一个问题，导致很多用户在需要相关的驱动及资料时都必须到网上搜索下载，而有些公司的员工是无法随意上网的，或者是遇到网络故障时，就出现了设备无法连接计算机机进行操作的问题，从而严重影响工作的开展和工程师的工作热情。“单一设备”由于必须配备光盘，纸质的用户手册，二者是实物，所以就涉及到日常管理，如果管理不当，就会出现丢失、损坏的情况，这样就会严重影响到对设备的使用。光盘也是一种对资源的浪费，并且随机光盘中文件无法更新，导致用户在相关资料更新后，如果继续使用光盘资料，则无法获得最新的资料和技术，一些软件BUG也无法得到及时更新维护，导致开发中可能出现不必要的时间上的浪费；同时如果将光盘文件保存到PC中，保存为电子版本，同样也存在使用上的不方便，当在不同电脑之间传递时，如果没有网络，就只能使用可移动存储设备，如U盘、移动硬盘等，资料传输就非常不方便，所以光盘很多情况下无法满足需求。另外，纸质的用户手册、数据手册除了不方便保存和携带外，还有一个非常严重的问题，纸质的手册如果信息量比较大时，检索就非常麻烦，用户很难从大量信息中获取自己需要的信息，给用户使用带来严重不便，严重影响到用户对设备的用户体验。本专利技术针对上述各种数据采集设备存在的不足提出了有效的解决方法a)本专利技术提供了一种带人机交互的数据采集设备，设备可以直接工作，不需要配合王机使用；b)设备带内部存储器，可以实现离线采集，特别是高精度采集时不会被主机干扰；c)与计算机通过USB接口实现通信，接口通用，连接方便，设备连接计算机后枚举成两个设备，一个为数据采集模块，另一个为U盘；d)产品资料和离线模式采集的数据都保存在U盘中，用户安装数据采集模块所需要的驱动也保存在U盘中，不需要使用光盘或网上下载；所有的产品资料和软件都在U盘中，资料和仪器为成为一体，使用和查找都非常方便，并且可以减少资源的浪费；电子版本的产品资料，方便用户搜索使用；e)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成U盘和数据采集模块的USB复合设备，包括USB接口模块、USB控制器模块、主控制器模块、至少一个存储介质模块、至少一个数据采集模块、显示屏模块、键盘模块，其特征在于，所述的电路模块都接受主控制器模块的管理，所述的主控制器模块 获取数据采集模块的数据，将数据存储在存储介质模块中； 管理USB控制器模块通过USB接口模块与计算机进行通信，解析USB复合设备协议、大容量存储类协议和自定义设备协议，完成U盘和数据采集模块的枚举和通信； 处理U盘和数据采集模块对USB控制器模块访问的资源互斥。2.根据权利要求I所述的一种集成U盘和数据采集模块的USB复合设备，其特征在于，所述的复合设备至少包含一个U盘和一个数据采集模块，枚举过程如下 (1)主控制器模块检测到设备通过USB接口与计算机实现硬件连接； (2)主控制器模块创建U盘通信服务线程和数据采集模块服务线程； (3)主控制器模块启动USB控制器模块开始枚举； (4)计算机首先使用控制端点获取设备的设备描述符，然后获取配置描述符，确定设备是一个复合设备，然后分别开始每个设备的枚举； (5)计算机进行U盘的枚举，使用大容量存储类协议进行U盘通信，获取U盘信息，主控制器模块收到命令，解析命令，获取存储介质的相关信息，并返回应答给计算机，计算机获取完整信息后配置USB控制器完成U盘枚举，U盘可以正常使用，使用同样方法完成所有U盘的枚举； (6)计算机进行数据采集模块的枚举，根据描述符信息查找设备的驱动，找到相应的驱动，并安装驱动，完成数据采集模块枚举，使用同样方法完成所有数据采集模块的枚举； (7)全部枚举完成，配置USB控制器枚举完成，所有设备正常使用。3.根据权利要求I所述的一种集成U盘和数据采集模块的USB复合设备，其特征在于，U盘通信过程如下 (1)计算机向U盘端点发送U盘读写命令数据； (2)USB控制器接收到命令数据，通知主控制器模块读取命令数据； (3)主控制器模块判断为U盘通信请求，通知U盘服务线程从对应的端点读取命令数据;U盘服务线程向USB控制器模块资源互斥管理申请操作USB控制器模块，等待USB接口空闲后独占USB通信相关资源，读取命令数据包； (4)主控制器模块解析命令，执行相应操作，通过U盘对应端点返回应答数据； (5)U盘服务线程完成通信任务，释放USB通信相关资源，完成...
【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，
申请(专利权)人：广州致远电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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