水下航行器控制系统传感器的数据采集接口及其配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制系统传感器的技术领域，尤其涉及水下航行器控制系统传感器的 数据采集接口及其配置方法。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，一般的水下航行器控制系统传感器的数据实时采集接口是利用 MCU主控模块从单个设备采集得到CAN总线的数据后，直接通过RS232接口将该数据输入 计算机，许多传统设备均采用这一种通信协议。虽然此种传输方式的硬件、软件协议比较简 单，但设备连接数少，数据传输率低，无法满足即插即用的功能，数据采集实时性差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，为解决现有技术中的水下航行器控制系统传感器的数据实时 采集接口存在的上述技术问题，本发明提供一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接 口及其配置方法，该数据实时采集接口以USB作为接口连接方式，选用FT2232H作为USB主 控芯片，其具有体积小、即插即用、数据传输率高的特点，极大地改善了传统控制系统数据 采集接口的性能。
[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口， 所述的数据采集接口包括USB控制模块和CAN主控载板，所述USB控制模块的主控芯片的 输出端通过USB接口与计算机连接，其输入端通过80PIN接插件与CAN主控载板连接，所述 CAN主控载板通过RS485接口与CAN网络连接。
[0005] 作为上述技术方案的进一步改进，所述USB控制模块以FT2232H作为主控芯片。
[0006] 作为上述技术方案的进一步改进，所述的CAN主控载板采用LPC1768作为主控芯 片。
[0007] 作为上述技术方案的进一步改进，所述计算机的USB接口采用标准的USB2. 0接 口，计算机通过USB接口为USB控制模块提供5V电压。
[0008] 作为上述技术方案的进一步改进，所述USB控制模块包括电源接口，所述计算机 通过该电源接口为CAN网络中的传感器节点提供12V直流电压。
[0009] 作为上述技术方案的进一步改进，所述USB控制模块还包括两个LED指示灯，其中 一个指示灯用于显示USB连接及数据传输状态，其另一个指示灯用于显示12V直流电压的 输入及CAN主控载板的连接状态。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进，所述CAN主控载板采用TJA1042高速CAN收发 器及WRB1205ZP-3W电源控制模块。
[0011] 基于上述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口的配置方法，该配置方法 包括：
[0012] 步骤1)在所述的计算机上安装CDM20817驱动程序；
[0013] 步骤2)启动所述的USB控制模块，将FT2232H中的PID、VID、设备驱动号及设备 说明写入E2PR0M存储器中，并按照一定的格式存储；
[0014] 步骤3)利用FT_Prog_v2. 4. 2插件将FT2232H中的A通道和B通道分别设置为 245FIF0通道和UART通道；
[0015] 步骤4)所述的245FIF0通道和UART通道分别选用FT2232H提供的D2XX驱动程 序和VCP驱动程序，UART通道用于设备的调试，245FIF0通道用于设备工作时数据的传输。
[0016] 本发明的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口及其配置方法的优点在于： 数据实时采集接口以USB作为接口连接方式，选用FT2232H作为USB主控芯片，其具有体积 小、即插即用、数据传输率高的特点，极大地改善了传统控制系统数据采集接口的性能；数 据采集接口整体采用模块化的设计，方便CAN总线网络安装、开发、测试和维护；80PIN接插 件用于连接USB控制模块和CAN主控载板，通过该接插件便可将USB控制模块的功能有效 地进行扩展；CAN主控载板采用TJA1042高速CAN收发器及稳定性好的WRB1205ZP-3W电源 控制模块，保证数据能够高速、稳定的传输。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明中的一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口的电路模块 结构图。
[0018] 图2是本发明中的CAN主控载板所搭载的嵌入式系统的工作流程图。
[0019] 图3是本发明中的一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口的应用层程 序的工作流程图。
[0020] 图4是本发明应用层程序中的数据实时采集界面图。
[0021] 图5是本发明应用层程序中的陀螺仪及加速度计数据显示界面图。
[0022] 图6是本发明应用层程序中的温度计数据显示界面图。
[0023] 图7是本发明应用层程序中的主轴转数及正负限位显示界面图。
[0024] 图8是本发明应用层程序中的舵位指示数据显示界面图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明的结构进行进一步的详细说明。
[0026] 如图1所示，本发明的一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口包括USB 控制模块和CAN主控载板。所述USB控制模块的主控芯片的输出端通过USB接口与计算机 连接，其输入端通过80PIN接插件与CAN主控载板连接，所述CAN主控载板通过RS485接口 与CAN网络连接。
[0027] 在本实施例中，USB主控模块选用了 FTDI公司推出的第5代USB-to-UART/FIFO 器件FT2232H作为主控芯片，它支持480Mb/s的USB2. 0高速规范，并可在各种工业标准的 串行或并行接口（例如UART或FIFO)下配置，可提供两种可配置的接口，每个接口均可配 置为UART、JTAG、SPI、I2C或带独立波特率发生器的位响应模式串口。此外，还可配置为双 F1245FIF0、主机总线仿真模式、CPU接口 FIFO模式或光隔离串行接口模式。
[0028] 当不使用外部E2PR0M存储器时，FT2232H默认为一个USB到双串口设备，添加一 个外部93C46(93C56或93C66)E2PR0M存储器可使每个器件的通道独立配置为一个串行 UART(RS232)模式，并行FIF0(245)模式或高速串口（光电隔离）。外部E2PR0M存储器也 可用于存储FT2232H的USB VID、PID、设备驱动号和设备说明文字等信息。接口模式和USB 描述字符可在外部EEPROM存储器中进行配置，还可以在FT2232H上通过USB接口对EEPROM 存储器进行配置。
[0029] 在本实施例中，所述USB控制模块包括电源接口，所述计算机通过该电源接口为 CAN网络中的传感器节点提供12V直流电压。所述USB控制模块还包括两个LED指示灯，其 中一个指示灯用于显示USB连接及数据传输是否正常，其另一个指示灯用于显示12V直流 电压的输入及CAN主控载板的连接是否正常。如表1示出了两个LED指示灯的明亮指示情 况：
[0030] 表1LED指示灯的明亮指示情况列表
【主权项】
1. 一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于，所述的数据采集接 口包括USB控制模块和CAN主控载板，所述USB控制模块的主控芯片的输出端通过USB接 口与计算机连接，其输入端通过80PIN接插件与CAN主控载板连接，所述CAN主控载板通过 RS485接口与CAN网络连接。
2.根据权利要求1所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述的USB控制模块以FT2232H作为主控芯片。
3. 根据权利要求1所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述的CAN主控载板采用LPC1768作为主控芯片。
4. 根据权利要求1所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述计算机的USB接口采用标准的USB2.O接口，计算机通过USB接口为USB控制模块提供 5V电压。
5. 根据权利要求1所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述USB控制模块包括电源接口，所述计算机通过该电源接口为CAN网络中的传感器节点 提供12V直流电压。
6.根据权利要求5所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述USB控制模块还包括两个LED指示灯，其中一个指示灯用于显示USB连接及数据传输 状态，其另一个指示灯用于显示12V直流电压的输入及CAN主控载板的连接状态。
7. 根据权利要求1所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，其特征在于， 所述CAN主控载板采用TJA1042高速CAN收发器及WRB1205ZP-3W电源控制模块。
8.基于权利要求1-7之一所述的水下航行器控制系统传感器的数据采集接口的配置 方法，其特征在于，该配置方法包括： 步骤1)在所述的计算机上安装CDM20817驱动程序； 步骤2)启动所述的USB控制模块，将FT2232H中的PID、VID、设备驱动号及设备说明 写入E2PR0M存储器中，并按照一定的格式存储； 步骤3 )利用FT_Prog_v2. 4. 2插件将FT2232H中的A通道和B通道分别设置为245FIF0 通道和UART通道； 步骤4)所述的245FIF0通道和UART通道分别选用FT2232H提供的D2XX驱动程序和VCP驱动程序，UART通道用于设备的调试，245FIF0通道用于设备工作时数据的传输。
【专利摘要】本发明涉及一种水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，所述的数据采集接口包括USB控制模块和CAN主控载板，所述USB控制模块的主控芯片的输出端通过USB接口与计算机连接，其输入端通过80PIN接插件与CAN主控载板连接，所述CAN主控载板通过RS485接口与CAN网络连接；基于上述水下航行器控制系统传感器的数据采集接口，本发明还涉及该数据采集接口的配置方法。该数据实时采集接口以USB作为接口连接方式，其具有体积小、即插即用、数据传输率高的特点，极大地改善了传统控制系统数据采集接口的性能。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN104698909
【申请号】CN201310664421
【发明人】商志刚, 朱昀, 马晓川
【申请人】中国科学院声学研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日