一个USB转25针并口的转换器

本发明属于测量仪器，具体涉及usb转25针并口的转换器。

背景技术：

1、神经科学研究常要求以毫秒级精度标记刺激呈现时间，目前多通过25针并口向数据记录仪器发送ttl信号实现，但大多数台式机和几乎所有笔记本已不自带并口，这限制了实验实施的便捷性。几乎所有笔记本都无法扩展安装并口，台式机虽然可以通过pci-e扩展卡安装并口，但驱动版本老旧，有时在新的linux系统上已经无法安装，国际主流的刺激呈现软件psychtoolbox推荐在linux环境下运行。此外，许多仪器只接受8位ttl信号表示0-255之内的整数，在少数情况下(比如试次数量超过255次、或者需要用trigger信号编码不同的实验参数)会不够用，而如果扩充到16位则可以表示0-65535的整数，可以携带更多信息。目前几乎所有电脑都带有usb接口，虽然有观点认为usb接口收发信号的时间精确度不高，但目前psychtoolbox等刺激软件都已提供稳定性好、时间精度高的串口收发信号功能。因此如果能通过usb接口发送16位trigger信号，而且与现有的主流实验仪器兼容，将在很大程度上提升设计实验的灵活性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能通过usb接口发送16位trigger信号，而且与现有的主流实验仪器兼容的usb转25针并口的转换器。

2、本发明提供的usb转25针并口的转换器，其核心为一个teensy 3.6单片机，单片机作为一个usb串口设备接收来自电脑发送的16位trigger数值(uint16)，将其拆分成两个8位的整数，然后将预先设定的8个针脚的电平依次设置成表示每个整数的8个比特，输出到25针并口接头上，以达到通过8个针脚传送16位整数的目的。设备的整体结构如图1所示，注意从单片机到并口的连接方式不是固定的，需要根据实验设备具体读取的并口的针脚进行调整。具体而言，usb转25针并口的转换器包括一个teensy 3.6单片机和一个25针并口转接器；25针并口转接器为一个双层电路板，一端可与25针并口接头连接，另一端为从25针并口接头引出的针脚，可插在面包板上。

3、本发明提供的usb转25针并口的转换器，具体控制流程如下：

4、(1)如果需要发送的整数在0-255之间，那么单片机只传送一次信号，每个针脚设置为高电平的持续时间为1.1毫秒，之后重置为低电平；在这种情况下下单片机发送的信号与传统并口发送的信号完全相同；

5、(2)如果需要发送的整数在256-65535之间，那么单片机发送三次信号：第一个整数持续时间为1.1毫秒，之后重置为低电平1.1毫秒；然后第二个整数持续时间为1.1毫秒，之后重置为低电平1.1毫秒；最后再发送一个整数“1”，持续1.1毫秒，之后重置为低电平。

6、于是，接收单片机信号的实验仪器会收到1个或3个整数；如果接收到3个整数，最后一个整数“1”表示在后续数据处理中需要把前两个8位整数合并成一个16位整数，同时也可以解决当第二个整数为0时，多数实验仪器不会记录，导致还原出现问题的情况(比如“256”表示为“00000001 00000000”，第二个8位为0，实验仪器不会记录，如果不在后面再加上一个标记表示这是一个16为整数，在采集好数据还原trigger数值时就会变成“00000001”，也就是整数“1”)。

7、上述程序通过c语言实现，并用arduino和teensyduino编译到单片机上运行。编译好后，在windows 7、windows 10和ubuntu的电脑上都不需手动额外安装驱动或者arduino环境就可以正常使用该设备。设备不绑定特定的刺激呈现软件，能通过usb串口发送单个整数即可使用。

8、本发明同时支持更改设备的usb描述名称，并编写了一个程序自动寻找设备的串口号，不再需要用户手动寻找。

9、由于teensy单片机可以直接插在面包板上，故本发明设计了一个可以插在面包板上的并口转接头(图2)，单片机到并口的连接可以通过在调整面包板上插线灵活调整，以应对不同的仪器读取并口不同针脚的情况。

技术特征：

1.一种usb转25针并口的转换器，其特征在于，包括一个teensy 3.6单片机和一个25针并口转接器；转接器为一个双层电路板，一端与25针并口接头连接，另一端为从25针并口接头引出的针脚，可插在面包板上；其中，单片机作为一个usb串口设备接收来自电脑发送的16位trigger数值，并将其拆分成两个8位的整数，然后将预先设定的8个针脚的电平依次设置成表示每个整数的8个比特，通过并口转接头，传输到25针并口接头上，以实现通过8个针脚传送16位整数。

2.根据权利要求1所述的usb转25针并口的转换器，其特征在于，具体控制流程如下：

3. 根据权利要求2所述的usb转25针并口的转换器，其特征在于，所述控制流程由c语言实现，并用arduino和teensyduino编译到单片机上运行；编译好后，在windows 7、windows 10和ubuntu的电脑上不需手动额外安装驱动或者arduino环境就可以正常使用该转换器。

技术总结
本发明属于测量仪器技术领域，具体为一种USB转25针并口的转换器。本发明USB转25针并口的转换器包括一个Teensy 3.6单片机、一个并口转接头以及25针并口接头；单片机作为一个USB串口设备接收来自电脑发送的16位Trigger数值，并将其拆分成两个8位的整数，然后将预先设定的8个针脚的电平依次设置成表示每个整数的8个比特，通过并口转接头，传输到25针并口接头上，以实现通过8个针脚传送16位整数。本发明与只能接收8位整数Trigger信号的实验仪器相兼容，在台式机或笔记本、Windows或Ubuntu环境下均可以正常运行，解决了现代电脑不再具备25针并口、8位整数Trigger信息容量小的问题，提升了便携性实施脑科学实验的可能性。

技术研发人员：周云晖
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13