专利名称：一种同步串行接口信号传感器数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明属于数据采集装置技术领域，具体涉及一种同步串行接口信号传感器数据采集装置。
背景技术：
同步串行接口(Synchronous Serial Interface简称SSI,)信号绝对值编码器广泛地应用于数控机床、移动机器人和光电跟踪系统等技术领域；对SSI信号绝对值编码器数据进行实时快速地采集和转发的装置已成为这些领域的关键设备。SSI通过主设备主动发出一定频率的同步时钟信号，从设备以最高位到最低位的顺序同步传输数据到主设备的方式实现数据传输，具有很强的传输能力和抗干扰能力。已有的SSI信号传感器数据采集装置能够实现了实时多路SSI信号的传感器数据采集；但是通常存在工作模式固定和数据 转发接口单一和不具备用户在线配置参数的功能。如中国专利文献数据库公开了一种发明名称为《一种同步串行接口信号的外设组件互连标准采集装置》(公开号为CN201020529373)的专利申请技术，该发明属于SSI信号传感器数据采集领域的一种以FPGA模块为核心的采集装置，其技术特点是将FPGA模块作为核心控制单元，一端与SSI驱动芯片连接，另一端经PCI桥芯片与PCI总线连接。SSI驱动芯片的另一端与四路SSI信号传感器连接，同时对四路SSI信号传感器数据进行实时快速地采集，采集后经PCI总线转发到工控机；固定的工作模式和单一的PCI数据转发接口限制了装置的适用范围。
发明内容
为了满足嵌入式系统对SSI信号传感器数据采集装置的多样性和灵活性需求，本发明提供一种同步串行接口信号传感器数据采集装置。本发明采用的技术方案如下
本发明的同步串行接口信号传感器数据的可在线配置的采集装置的硬件包括可执行程序的DSP处理器，串口和CAN驱动器组模块，可擦除可编程存储器EEPR0M，四路SSI驱动器组模块和双排针式通用接插件；采集装置以可执行程序的DSP处理器为核心，DSP处理器的专用通信接口与串口和CAN驱动器组模块连接，通过串口和CAN驱动器组模块中的第一串口与外部参数配置设备通信，DSP处理器接收用户的系统配置参数，自动判断机制对用户配置的系统配置参数进行智能判断和处理，返回提示信息；采集的SSI信号的传感器数据编码后可通过第二串口或CAN转发到外部接收设备；DSP处理器的SPI接口与可擦除可编程存储器EEPROM连接，自动读取存储在可擦除可编程存储器EEPROM中的系统配置参数和修改存储在可擦除可编程存储器EEPROM中的系统配置参数；DSP处理器的GPIOA和GPIOB端口与四路SSI驱动器组模块连接，四路SSI驱动器组模块的另一端通过四线制SSI信号线与SSI信号传感器连接；通过软件控制GPIOA的数据寄存器产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的数据，实现实时数据快速采集。
用于控制采集装置运行的控制软件设置在DSP处理器的存储器中，控制软件执行如下步骤
a初始化DSP处理器中的CPU定时器、GPIO、SCI、CAN和SPI模块，初始化可执行程序中的变量，配置和使能DSP处理器中的第一串口 ；
b等待CPU定时器产生的控制周期标志有效，如果标志有效，清除标志，转入下一步；c判断系统配置参数修改标志是否有效，如果标志无效，转入步骤e ;die步骤中修改标志有效时，清除标志，读取系统配置参数，配置GPIO、SCI、CAN和SPI模块，重新对可执行程序中的变量初始化；e采样周期计数器加一；
f判断采样计数器是否满足限定值，如果没满足限定值，转入步骤I ; g当步骤f中采样计数器已满足限定值，将计数器清零；
h判断四路SSI信号数据采集口是否被选择使能，如果都没有被选择使能，转入步骤
I ;
i当步骤h中有SSI信号数据采集口被选择使能时，启动被使能的SSI信号数据采集口，控制GPIOA的数据寄存器相应位产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器相应位的值，移位编码，循环至采集完毕结束；
j判断第二串口或CAN被选择为数据转发接口是否有效，如果无效，转入步骤I ;k当步骤j中有通信口被选择为转发接口时，按照被选择通信口的协议对采集数据进行编码和发送，发送完毕结束；
I判断第一串口的收到数据标志是否有效，如果无效，转入步骤P ;m当步骤I中收到数据标志有效时，清除收到数据标志，读取数据后解码，自动判断机制判断数据是否正确并且合理，如果条件不满足，置系统配置参数的修改标志为无效，请转入步骤ο ;
η当步骤m中条件满足时，对可擦除可编程存储器EEPROM内存储的系统配置参数进行修改，并置系统配置参数的修改标志为有效；ο返回提示信息；
P判断退出命令是否有效，如果有效，程序终止，否则转入步骤b。本发明具有以下特点1.充分利用DSP处理器片上的GPI0、SCI、CAN以及SPI模块实现SSI信号传感器数据软件操控方式采集，数据编码和数据转发，以及系统配置参数存储和修改功能，硬件结构简单；2.用户通过个人计算机或者嵌入式系统等外部参数配置设备与系统第一串口连接发送指令的方式在线配置参数；3.装置提供多种工作模式选择给用户使用，比如四个不同等级的采样率，一个或多个SSI信号数据采集口，五个不同频率的同步时钟信号的频率，两个数据转发接口 ；4.提供自动判断机制，根据同步时钟信号频率，串口和CAN通信波特率受采样率和传感器位数的约束条件，对用户配置的系统配置参数进行智能判断和处理，并返回提示信息。
图I为本发明的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置的结构示意图；图2为本发明中的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置核心板示意
图3为本发明中的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置的程序流程图。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。图I为本发明的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置的结构示意图。如图I所示，本发明的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置18的硬件模块包括可执行程序的DSP处理器10，串口和CAN驱动器组模块11，可擦除可编程存储器EEPR0M12，四路SSI驱动器组模块13和双排针式通用接插件14等主要模块。采集 装置以可执行程序的DSP处理器10为核心；DSP处理器10的专用通信接口 110与串口和CAN驱动器组模块11连接，通过串口和CAN驱动器组模块11中的第一串口 111与外部参数配置设备15通信，接收用户配置的系统配置参数，自动判断机制对用户配置的系统配置参数进行智能判断和处理，返回提示信息；采集的SSI信号传感器16数据编码后可通过第二串口 112或CANl 13转发到外部接收设备17 ;DSP处理器10的SPI120与可擦除可编程存储器EEPR0M12连接，自动读取存储在可擦除可编程存储器EEPR0M12中的系统配置参数和修改存储在可擦除可编程存储器EEPR0M12中的系统配置参数；DSP处理器10的GPIOA和GPI0B130与四路SSI驱动器组模块13连接，四路SSI驱动器组模块13的另一端通过四线制SSI信号线131与SSI信号传感器16连接；首先在GPIOA的方向寄存器中将A12 A15引脚设置为输出接口，在GPIOB的方向寄存器中将B12、15引脚设置为输入接口 ；数据采集时，对GPIOA的数据寄存器bitl2、bitl3、bitl4、bitl5位定时置I和清O产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器bitl2、bitl3、bitl4、bitl5位的值。采集装置采用双排针式通用接插件14与外部连接，用户可以根据实际需要选择连接方式，用户使用更方便和简单。图2为本发明中的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置核心板示意图。如图2所示，本发明的DSP核心控制板采用TI公司的150MHz主频的TMS320F2812DSP处理器20为核心，通过自带专用通信接口分别与两个MAX2311串口驱动器(21、22)及PCA82C250CAN驱动器23连接，结合片上SCI和CAN模块实现RS-232串口和
2.OCAN通信。DSP处理器通过SPI的CLK、SM0和SOMI信号数据线与型号为X25650AF的可擦除可编程存储器EEPR0M24连接，在线读取和修改可擦除可编程存储器EEPROM内的系统配置参数。通过GPIOA和GPIOB与四个MAX490的SSI驱动器(25、26、27、28)连接，GPIOA作为同步时钟信号输出接口，GPIOB作为数据输入接口，按照SSI时序要求，软件操作GPADAT寄存器控制GPIOA中的12、13、14、15引脚产生用户配置的频率的同步时钟脉冲信号，同时读取GPIOA中的12、13、14、15引脚的GPBDAT寄存器实现SSI信号传感器数据采集。采集装置与外部的所有连接都通过40针的DIP144-14-40-10双排针式通用接插件29实现。图3为本发明中的可在线配置的同步串行接口信号传感器数据采集装置的程序流程图。如图3所示，步骤30为系统初始化，实现对DSP处理器的CPU定时器、CAN、SCI、GPIO、SPI和外部扩展存储器接口模块初始化，初始化可执行程序中的变量，配置和使能第一串口，延时一秒钟。在步骤31首先判断控制周期标志是否有效，标志是由两毫秒的CPU定时器产生的中断服务程序置为有效，如果标志为无效则系统等待标志被置为有效，如果标志为有效后，清除标志进入步骤32。在步骤32中判断配置参数修改标志是否有效，若修改标志为无效，表示系统运行的参数是用户配置的系统配置参数，则转入步骤34 ;若修改标志为有效，表示用户重新配置系统参数并且该参数还未配置给系统，在步骤33中DSP处理器将从可擦除可编程存储器EEPROM内读取参数配置给系统，清除配置参数修改标志。在步骤34中将采样周期计数器加一。在步骤35中，将采样周期计数器与用户设置的采样周期参数比较，若计数器小于采样周期参数，计数器满足限定标志为无效，则转入步骤37 ;若计数器与采样周期参数相等，计数器满足限定标志为有效，则转入步骤36。在步骤36中，将采样计数器清零。在步骤361中判断第一采 集口是否被选择使能，若没有被选择使能，则转入步骤362 ;若被选择使能，在步骤3611中通过软件定时将GPIOA的数据寄存器的bitl2位的值赋I或清0，产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的bitl2位的值，移位编码，循环至数据采集完毕，转入步骤362。在步骤362中判断判断第二采集口是否被选择使能，若没有被选择使能，则转入步骤363 ;若被选择使能，在步骤3621中通过软件定时将GPIOA的数据寄存器的bitl3位的值赋I或清0，产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的bitl3位的值，移位编码，循环至数据采集完毕，转入步骤363。在步骤363中判断判断第三采集口是否被选择使能，若没有被选择使能，则转入步骤364 ;若被选择使能，在步骤3631中通过软件定时将GPIOA的数据寄存器的bitl4位的值赋I或清0，产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的bitl4位的值，移位编码，循环至数据采集完毕，转入步骤364。在步骤364中判断判断第四采集口是否被选择使能，若没有被选择使能，则转入步骤365 ;若被选择使能，在步骤3641中通过软件定时将GPIOA的数据寄存器的bitl5位的值赋I或清0，产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的bitl5位的值，移位编码，循环至数据采集完毕，转入步骤365。在步骤365中判断第二串口是否被选择为数据发送口，若没有被选择，则转入步骤3652 ;若被选择为发送口，将采集的数据按照串口通信协议编码并发送，发送完毕，转入步骤37。在步骤3652中判断CAN是否被选择为数据发送口，若没有被选择，则转入步骤37 ;若被选择为发送口，将采集的数据按照CAN通信协议编码并发送，发送完毕，转入步骤37。在步骤37中首先判断第一串口缓冲区中收到数据标志是否有效，若收到数据标志为无效，则转入步骤38 ;若收到数据标志为有效，表示有串口数据被收到并且未被处理，在步骤371中清除收到数据标志，接收和按协议解析数据。在步骤372中自动判断机制判断数据是否正确并且合理，如果数据是不正确或不合理的，将修改参数标志置为无效并转入步骤373 ;如果数据是正确并且合理的，在步骤3721中修改可擦除可编程存储器EEPROM内系统配置参数并置配置参数修改标志为有效，完毕后转入步骤373。在步骤373中发送修改参数标志提示信息。在步骤38判断程序退出指令是否有效，若有效，则程序结束，否则转入步骤31。本发明中的自动判断机制的基本规则是低频的同步时钟信号和波特率只用于低频采样率系统，高频采样率系统只能选择CAN作为数据输出接口。
权利要求
1.一种同步串行接口信号传感器数据采集装置，其特征在于所述的采集装置包括可执行程序的DSP处理器(10)，串口和CAN驱动器组模块(11)，可擦除可编程存储器EEPROM(12)，四路SSI驱动器组模块(13)和双排针式通用接插件(14);采集装置以可执行程序的DSP处理器为核心，DSP处理器的专用通信接口( 110)与串口和CAN驱动器组模块(11)连接，通过串口和CAN驱动器组模块(11)中的第一串口( 111)与外部参数配置设备通信，DSP处理器接收用户的系统配置参数，自动判断机制对用户配置的系统配置参数进行智能判断和处理，返回提示信息；采集的SSI信号的传感器数据编码后可通过第二串口(112)或CAN(113)转发到外部接收设备；DSP处理器的SPI接口(120)与可擦除可编程存储器EEPROM(12)连接，自动读取存储在可擦除可编程存储器EEPROM (12)中的系统配置参数和修改存储在可擦除可编程存储器EEPROM (12)中的系统配置参数；DSP处理器(10)的GPIOA和GPIOB端口(130)与四路SSI驱动器组模块(13)连接，四路SSI驱动器组模块(13)的另一端通过四线制SSI信号线(131)与SSI信号传感器连接；通过软件控制GPIOA的数据寄存器产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器的数据，实现实时数据快速采集；用于控制采集装置运行的控制软件存储在DSP处理器(10)的存储器中。
2.根据权利要求I所述的采集装置，其特征在于所述的采集装置板卡的DSP处理器中的软件包括以下步骤 a初始化DSP处理器中的CPU定时器、GPIO、SCI、CAN和SPI模块，初始化可执行程序中的变量，配置和使能DSP处理器中的第一串口 ； b等待CPU定时器产生的控制周期标志有效，如果标志有效，清除标志，转入下一步；c判断系统配置参数修改标志是否有效，如果标志无效，转入步骤e ；die步骤中修改标志有效时，清除标志，读取系统配置参数，配置GPIO、SCI、CAN和SPI模块，重新对可执行程序中的变量初始化；e采样周期计数器加一； f判断采样计数器是否满足限定值，如果没满足限定值，转入步骤I ; g当步骤f中采样计数器已满足限定值，将计数器清零； h判断四路SSI信号数据采集口是否被选择使能，如果都没有被选择使能，转入步骤I ; i当步骤h中有SSI信号数据采集口被选择使能时，启动被使能的SSI信号数据采集口，控制GPIOA的数据寄存器相应位产生用户设置的频率的同步时钟信号，同时按时序读取GPIOB的数据寄存器相应位的值，移位编码，循环至采集完毕结束； j判断第二串口或CAN被选择为数据转发接口是否有效，如果无效，转入步骤I ;k当步骤j中有通信口被选择为转发接口时，按照被选择通信口的协议对采集数据进行编码和发送，发送完毕结束； I判断第一串口的收到数据标志是否有效，如果无效，转入步骤P ；m当步骤I中收到数据标志有效时，清除收到数据标志，读取数据后解码，自动判断机制判断数据是否正确并且合理，如果条件不满足，置系统配置参数的修改标志为无效，请转入步骤ο ; η当步骤m中条件满足时，对可擦除可编程存储器EEPROM内存储的系统配置参数进行修改，并置系统配置参数的修改标志为有效； O返回提示信息； P判断退出命令是否有效，如果有效，程序终止，否则转入步骤b。
全文摘要
本发明提供了一种同步串行接口信号传感器数据采集装置，包括可执行程序的DSP处理器，串口和CAN驱动器组模块，可擦除可编程存储器EEPROM，四路SSI驱动器组模块和双排针式通用接插件；用于控制采集装置运行的控制软件存储在DSP处理器的存储器中。装置提供多种工作模式选择给用户使用，比如采样率，SSI信号数据采集口，同步时钟信号的频率，数据转发接口，而用户只需按照协议，通过个人计算机或者嵌入式系统等外部参数配置设备与系统第一串口连接发送指令的方式，在线配置参数实现工作模式选择，系统自动判断机制对用户发送的系统配置参数进行智能判断和处理。
文档编号G06F13/40GK102866979SQ201210323369
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者向学辅, 骆云志, 刘启辉, 章百宝, 张云龙, 徐剑峰 申请人:四川省绵阳西南自动化研究所