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[资料] 基于LabVIEW的USB设备无线测试系统设计

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发表于 2022-4-21 17:00:50 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
摘要:针对传统有线USB设备测试系统存在布线、单目标、通用性差等缺陷,设计一套基干LabVIEW的USB设备无线测试系统;系统以LabVIEW为软件开发平台,进行虚拟仪器前面板设计与后台程序的编写;利用无线数据收发模块及其余硬件设备,搭建上位机与设备间无线数据通讯的桥梁;以宏晶STC12C5A60S2单片机为核心控制器,通过引入 USB总线接口芯片CH375扩展了USB-HOST 功能,从而实现上位机和 USB设备间数据的无线采集与传输;本系统主要应用于对 USB设备的开发调试和测试过程。
随着计算机通信技术的高速发展,通用串行总线USB以其高速、支持多种传输类型、即插即用、易扩充等优点被广泛应用于数据通信领域。在日常办公和生活中,USB接口设备占据的市场份额越来越大,批量化生产成为需要。传统的设备出厂测试过程是 PC通过数据线和设备相连运行测获,这不仅导致测试设备投入高,而且测试装置的灵活性也很低。
本文设计的 USB设备无线测试系统,以 STC12C5A60S2 单片机作为系统的控制器芯片,通过 LabVIEW 调用 ASSCEE 预设数据经无线模块发送给多个测试模块。摆脱批量测试设备对多台电脑的依赖,实现快速、高效和简便的测试。本设计是针对深圳某 USB接口设备出厂测试部门要求设计的测试系统。

1、系统的总体设计
根据市场的应用需求,USB设备的快速测试系统应具备的主要功能为∶除满足常规测试任务外(测试设备机械运动),还要有性能可靠、数据传输稳定和故障警报等功能,才能对设备的异常情况进行快速准确的判断,并给出相应的处理建议。由于测试工作是针对大批量的设备,故设备测试装置需满足便于携带,且测试速度快的要求。在功能设计上,即要考虑不同系列设备的通用性,又考虑读回数据的处理结果的可读性,还要考虑人机互交界面性能。
系统设计是基于 STC12C5A60S2 单片机主控制模块、串口传输模块、LabVIEW上位机和无线数据传输模块组成,系统结构框图如图1所示。在 USB作为主机模式下,单片机通过枚举过程识别USB设备类型,同时返回给上位机所测试的USB设备信息,单片机对传输的数据进行编码和解码分析处理,并通过无线模块传送到无线路由器,LabVIEW 对接收的数据进行分析,与数据库设定的值进行比较,当检测信号与设定的相关信息匹配时,会及时将信息反馈回 LabVIEW 界面和下位机的显示屏,实现实时监测测试信息。
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2、系统的硬件设计
2.1 主控芯片、USB接口芯片的选择
本设计的硬件系统由以 STC12C5A系列单片机为核心的主控模块、USB接口模块、LCD显示屏、5V电源模块和无线通讯模块组成。系统采用宏晶科技公司生产的 STC12C5A60S2 芯片作为主控芯片,该款芯片是增强型 8051CPU,其指令代码完全兼容传统的 8051,但速度要快 8~12倍。5V 工作电压,支持串口程序烧写,24MHz外部晶振,这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间也大大缩短。
CYPRESS公司的 SL811HS、Philips 公司的 ISP1161A 以及南京沁恒公司的CH37X 系列芯片是行业内具有代表性的USB 接口芯片。虽然前两种芯片都能够实现 USB一HOST功能,但是沁恒的 CH37X将 USB协议、MASS一STORAGE协议、SCSI协议都集成到了片内,而且CH37X 系列的接口芯片是一款支持 USB2.0协议的 USB接口芯片,相对于 Philips 公司的 PDIUSBD12不仅能兼容 USB1.1 的传输规范,更能提升对外围USB设备的识别范围。它只有一个USB控制器和一个通用数据总线接口,内部没有集成CPU。用户可以利用这个优势将 USB控制器连接到任何 MCU上。CH375 为该系列的最新产品,全速设备接口,兼容 USB2.0,外围元器件简单,只需要晶体和电容。具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出功能。USB 相关协议在内置固件模式下被屏蔽,并自动配置 USB枚举过程。外置固件模式下,单片机可以根据自己需要处理各种类型USB传输控制请求。此芯片需要与主控芯片I/O口相连接,来提高研发系统的灵活性。
2.2 系统的硬件连接
系统各模块间的电路框图如图 2所示,主要由单片机、无线模块、LCD1602液晶显示电路和 5V直流电源电路等组成。串口电路连接单片机的 P3.0和 P3.1引脚。CH375分别与单片机的 P0和 P3.5~P3.7 引脚连接。LCD1602液晶显示电路分别与单片机的 P2和 P4.4~P4.6引脚连接。蜂鸣器与 P1.3 引脚相连。按键模块连接单片机的P1.0~P1.4引脚。
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3、系统主要硬件电路设计
3.1 CH375接口模块的应用电路
CH375是南京沁恒电子有限公司生产的一种 USB总线的通用芯片,有 USB-DEVICE/SLAVE和 USB一HOST方式。该该款芯片具有8位双向数据总线,可方便地连接到单片机、MPU和 DSP等外部微处理器系统的总线上,具有完整的读、写、片选信号以及中断输出等控制功能。CH375 芯片是被动的接口芯片,在本地端提供了通用的被动并行接口和点对点的串行接口。CH375 与单片机的连接方式有并口和串口两种方式。并口方式的数据传输速度相对串口方式要快很多,结合单片机STC12C5A60S2引脚资源以及高速数据传输,故此采用并口连接方式。在实际的测试过程中,虽然超高速数据传输易出现数据丢失,但本系统的传输速度仍符合设计的要求。其模块并行接口连线图见图3。
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发表于 2022-5-15 10:35:15 | 显示全部楼层 来自 北京市
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