虚拟示波器的数据采集器解析方案

信号。单片机89C52的P1口组用于控制数据采集模块，包括量程转换控制、AD触发信号、采集数据溢出信号等;高速缓存62256通过低功耗的CPLD控制存放高速AD采集的结果，单片机定时将其中数据读出经CH371传送到计算机的数据显示和分析软件，实现虚拟示波器功能。单片机、CH371和RAM部分原理图如下：

图三 单片机、CH371和RAM部分原理图

三、软件设计

单片机端软件：

单片机端软件主要完成数据采集控制、数据报告这两个功能。其中数据采集控制根据计算机端软件设定的增益、时基、触发等参数控制数据采集模块，这里面要用到计算机向单片机发送少量的控制信息;数据报告功能则需要单片机将缓存中的一个采集周期的所有数据传送给计算机端软件，这属于大批量数据的传输。我们把介绍的重点放在单片机与计算机的通信上面。

单片机与计算机通信是通过对CH371的寄存器操作实现的，有关其寄存器定义的具体情况请参考数据手册。

在应用中需要注意的是，CH371提供的单片机接收缓冲区为8个字节，多于8个字节的计算机下传数据被切分;而单片机的发送缓冲区也是8个字节，多于8个字节的上传数据需要分多次上传。另外，CH371的中断包括了上传及接受成功，中断发生后具体的情况需要由传输状态寄存器来辨别;同时其中断电平是单稳态的，一个事件发生后中断信号跳变，但仅维持一个短暂的脉冲便恢复，这是为了配合不同速度的处理器而作的处理。

单片机与计算机的USB通信主要功能子程序示例如下：(请在使用时加入CH371的相应寄存器的地址定义)

file://********** CH371初始化程序******************************

void ch371_init()

{

CH371_INT_SET=0; file://CH371中断数据设定寄存器的地址偏移

CH371_LENGTH=0X0F; file://置上传数据长度寄存器为15,表示暂时没有数据上传

save_length=0; file://保存下传数据长度

IT0=1; file://外部信号为下降沿触发

IE0=0; file://清中断标志

PX0=1; file://置高优先级

EX0=1; file://允许中断

}

file://***********上传数据子程序********************************

void ch371_upload(unsigned char len) file://参数传入数据长度

{

unsigned char i;

unsigned char *up_buf;

unsigned char *ch371_buf;

if(len!=0)

{

up_buf=ret_buffer; file://指向数据的地址

ch371_buf=CH371_BUFFER; file://指向数据缓冲区

for(i=0;i{

*ch371_buf=*up_buf; file://写入上传数据缓冲区

ch371_buf++; up_buf++;

}

}

CH371_LENGTH=len; file://写入本次数据的长度

}

file://********中断子程序 使用中断0 寄存器组2********

void ch371_inter() interrupt 0 using 2{

unsigned char *down_buf;

unsigned char *ch371_buf;

unsigned char i;

IE0=0; file://清中断标志

if( (CH371_STATUS0x01) ==0 ){

file://读取状态信息寄存器，判断数据传输状态

save_length=CH371_LENGTH; file://保持下传数据长度

down_buf=save_buffer;

ch371_buf=CH371_BUFFER;

for(i=0;ifile://判断下传数据长度并处理

{

*down_buf=*ch371_buf; file://读取一字节的下传数据

down_buf++; ch371_buf++;

}

}

else CH371_LENGTH=0x0f; file://置上传数据长度寄存器为15

}

计算机端软件：

计算机端软件主要功能是模拟一个示波器的界面，实现数据的显示以及满足不同需要的分析功能，同时完成对数据采集硬件的参数设定。在这个设计中已经实现了基本的功能，虚拟示波器的界面如下图。进一步开发后可以实现量程的自动转换、数据的深度分析(譬如波形测量、频谱分析等)，甚至可以结合硬件的升级实现波形发生器、逻辑分析仪、扫频仪、网络分析仪等功能。

图四 虚拟仪器计算机软件面板图

计算机端有关USB通信的开发不需要了解USB底层驱动，并且芯片生产商已经以动态链接库的形式封装好了面向功能应用的API函数，开发者可以在多种高级语言中调用，功能强大且灵活方便。CH371动态链接库提供的API函数主要包括：设备管理API、数据传输API、中断查询API、I2C 操作API和直接控制API。

其中设备管理API对于一般产品开发不需要用到;数据传输API是最重要最常用的一组函数，他提供了多种数据传输模式;中断查询API一般用于USB设备使用到中断传输的场合，我们这里没有用到;I2C 操作API用于对CH371控制的I2C器件进行读写，一般用于存放产品信息，我们这里也没有用到;直接控制API是用于CH371直接输入输出信号，包括设置、输入和输出三部分组成，我们使用这一组API实现对LED进行控制。

在实际应用中笔者使用VB6作为计算机端应用软件的开发平台，首先要将沁恒公司提供的驱动程序、动态链接库拷贝到计算