基于USB-HUB的能谱仪通讯系统设计.pdf

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1、·信息技术·郭晓博，等·基于USB-HUB的能谱仪通讯系统设计基于USB—HUB的能谱仪通讯系统设计郭晓博，赵敏，乐瑶(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：针对能谱仪中上位机需要同下位机的多个部件进行数据通讯的要求，给出了一种通过在下位机控制板上集成USB—HUB．实现上位机与下位机多部件数据通讯的方案。从硬件电路和软件编程两方面进行了详细的阐述．并就设计中的注意事项进行了说明。实验结果表明：该方案实现了数据快速、稳定的传输．减少了上位机与下位机之间的接口数量，方便操作人员使用。关键词：能谱仪；控制板；硬件电路；软件编程中图

2、分类号：TH842：TP23文献标志码：B文章编号：1671．5276(2015)01．0155—03DesignofEnergySpectrometerCommunicationSystemBasedonUSB—HUBGUOXiao—bo．ZHAOMin．LEJun(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Forenergyspectrometer，theuppermachineneedscommunicatingwithaplura

3、lityofcomponentsoflowermachine．ThispapergivesaschemethatdatacommunicationisrealizedthroughUSB-HUBintegratedonthecontrolpane1．Thisschemeisana—lyzedfr0mtwoaspectsofhardwarecircuitandsoftwareprogramming．Themattersneedinga~entionindesignaredescribed．Theex-perimentalresultshowsth

4、attheschemeisusedtorealizefastandstabledatatransmissionandreducethenumberofinterfacesbe-tweenhostandlowermachineanditisconvenientfortheuseoftheoperators．Keywords：energyspectrometer；controlpanel；hardwarecircuit；softwareprogramming0引言1USB—HUB通讯硬件设计能谱仪是一种运用近代物理学原理。根据待测样品目前USB芯片

5、供应商有Cypress。Intel，NEC。Philips受激发产生的次级x射线中光子的能量和个数来分析和TI等。其中Cypress是USB市场的领导者，占有70％的物质成分含量的先进仪器⋯，可以无损的对样品中元素市场，其研发的CYTC65xxx系列是以RISC为内核．应用的含量进行精确的分析．是现代材料分析中非常有用的于Hub的芯片。本文采用的USB通讯电路是以Cypress高端仪器。能谱仪的组成包括下位机和上位机两大部公司生产的芯片CY7C65630为核心的。该芯片是一款一分。其中下位机由探测器、高压电源、x射线管、控制板、分四的支持USB

6、2．0协议的USB—HUB芯片。CY7C65630光路系统及CCD摄像头等部分组成，上位机则是实现对主要特性如下：最多支持4个下行端1：3；支持USB总线供下位机的控制并对采集到的数据进行复杂的数学处理电和自供电模式：集成USB终端和上／下行端口的所有最终得到精确的分析结果。本文主要对能谱仪下位机上／下拉电阻；支持工业级温度范围(一40℃一+85℃)；较与上位机的数据通讯枢纽USB—HUB的硬件和软件设计低的工作电压(3．3V)；每个端口具有对应的LED灯指进行讨论。示，能显示USB设备的工作状态_2】。硬件结构框图如图1能谱仪下位机内部有多个

7、部件需要同上位机进行数所示。据通讯．包括控制板、探测器以及CCD摄像头等．为了有在能谱仪下位机的电路设计中．利用在芯片足够的通讯速度，这些部件均采用USB作为通讯接I=I。CY7C65630外围电路中加入电源管理芯片MIC2026—因为能谱仪的下位机和上位机是通过一根USB电缆进行2YM，实现对下行端口的电源管理。通过增加一个SPI接通讯的．而下位机有多个部件需要快速地将数据传送到上口的EEPROM，来实现USB—HUB相关性能参数的设置。位机，因此在能谱仪中设计了通过USB—HUB方式实现上参数设置完成后一上电，CY7C65630会自动从EE

8、PROM位机与下位机多部件之间的数据通讯。上位机和基于里读取设置信息完成相应操作。USB—HUB电路集成在USB—HUB连接的多个部件以树型结构连接在