基于USB接口的電化學(xué)沉積儀器數據采集系統的研究
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①設備枚舉，這個(gè)固件主要完成對USB標準請求的響應。系統通過(guò)發(fā)送USB標準請求來(lái)獲得USB設備的配置和設備信息，并按照這些信息對USB進(jìn)行資源分配。
②數據采集。
③響應設備請求，即響應設備的讀寫(xiě)請求，USB主機通過(guò)IN端口向USB采集系統發(fā)送控制數據采集的指令，通過(guò)OUT端口接收USB設備發(fā)送的數據。
對于USB采集系統，通過(guò)IN端口接收USB主機發(fā)給控制器的命令，這些命令信息包含采樣信號類(lèi)型、采樣啟動(dòng)／停止標志位等。其中采樣信號類(lèi)型用第一個(gè)字節表示，采樣啟動(dòng)／停止標志用第二個(gè)字節表示。IN端口也是USB的任務(wù)處理端口，接收命令碼通過(guò)對IN端口的事件處理程序實(shí)現。當IN端口接收到數據后，控制器讀出接到的數據并對數據進(jìn)行解碼和處理。
USB主機通過(guò)OUT端口接收AT90USB1287發(fā)送給USB主機的數據，這些數據采用中斷的方法通過(guò)A／D轉換而得到結果。
2．2 USB驅動(dòng)程序
USB驅動(dòng)程序的作用是連接主機和USB設備。常用的Windows系統USB驅動(dòng)程序設計軟件有DDK，DriverStudioS和WINDRIVER等。本文采用了開(kāi)發(fā)相對靈活的DriverStudioS，該軟件配合DDKXP可以生成驅動(dòng)程序框架。通過(guò)添加和修改生成的驅動(dòng)程序框架即可完成該系統驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。由固件程序可知，電化學(xué)沉積儀器需要三個(gè)USB端口，即：控制端口0、IN端口1以及OUT端口2。利用Driver-StudioS的開(kāi)發(fā)包DriverWorks生成的驅動(dòng)程序并加以修改實(shí)現了對兩個(gè)端口的讀寫(xiě)操作。在這里定義IN端口和OUT端口的類(lèi)型均為BULK類(lèi)型。通過(guò)修改、安裝INF文件，最終完成驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。
2．3 終端應用程序
終端應用程序流程圖見(jiàn)圖5。該應用程序采用VC 6.0編譯器進(jìn)行編程，當下位機上電并與計算機連接之后，應用程序首先要判斷電化學(xué)沉積實(shí)驗儀器是否和主機連接正常。如果出現異常就要求系統重新連接，直到檢測到設備能正常通信為止。該應用程序的界面操作不受后臺數據處理的影響，具體過(guò)程為；首先查找USB設備(電化學(xué)沉積儀器的設備句柄)，獲得設備句柄，封裝對USB設備操作的動(dòng)態(tài)鏈接庫，最后對采集的數據進(jìn)行處理和顯示。應用程序和下位機之間的通信通過(guò)命令解析協(xié)議進(jìn)行。應用程序可以設定試驗類(lèi)型，并對試驗進(jìn)行控制。這些操作實(shí)際上是向緩沖區讀寫(xiě)數據的過(guò)程。根據通信協(xié)議，該過(guò)程中每一種命令都有其對應的轉義字符。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/188868.htm
系統需要采集實(shí)時(shí)數據并實(shí)時(shí)顯示，因此系統需使用WM TIMER消息來(lái)觸發(fā)設置定時(shí)器事件，以實(shí)現USB采集系統1 s采集100組電壓、電流信號的數據。在利用這些數據進(jìn)行實(shí)時(shí)繪圖顯示時(shí)，由于系統不斷更新屏幕，會(huì )出現視圖閃爍的情況。為了解決屏幕閃爍問(wèn)題，現在最常用的方法就是采用雙緩存的繪圖方法。具體做法如下：在OnDraw()函數中，在圖形繪制以前使用函數CreateCompatibleDC()和CreateCompatible-Bitmap()創(chuàng )建內存設備上下文以及系統將要繪制到的位圖對象，然后執行所有的繪圖操作，最后使用Bitmap()將整個(gè)內存位圖移到可視窗口上。這樣就完全消除了屏幕抖動(dòng)的現象，可以看到曲線(xiàn)平穩的移動(dòng)。
3 實(shí)驗結果
軟、硬件及系統綜合調試之后，進(jìn)行試驗測試。配置不同濃度的溶液進(jìn)行實(shí)驗，用ITO玻璃作為工作電極(陰極)，甘汞電極作為參比電極，鉑片作為對電極。先進(jìn)行試驗參數設置(包括：實(shí)驗類(lèi)型、工作電壓電流值、工作頻率及試驗時(shí)間等)。點(diǎn)擊完成設置，開(kāi)始試驗，即得到試驗動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。
圖6是恒電位條件下的I-t實(shí)時(shí)曲線(xiàn)的圖形界面。同樣可以得到恒流和脈沖電位實(shí)驗的V-t，I-t曲線(xiàn)圖形。由于試驗的需要，試驗人員往往需要保存每次的實(shí)驗結果和圖形，以便對數據進(jìn)行分析整理。因此，該應用程序添加了圖形保存功能。只要在需要保存的圖形上點(diǎn)擊鼠標左鍵，即可把試驗圖形保存成BMP格式的圖片，并帶有試驗的詳細信息。
4 結 語(yǔ)
在實(shí)時(shí)的電化學(xué)沉積試驗監測中，該接口具有速度快、性能高、占CPU資源少的特點(diǎn)。USB 2．0協(xié)議的理論傳輸速度為480 Mb／s，實(shí)際傳輸速度往往要低于理論傳輸速度，但完全能滿(mǎn)足實(shí)驗室電化學(xué)試驗數據通信的需要。該接口使用方便、成本低，屬于小型高速數據采集系統，它為電化學(xué)沉積實(shí)驗系統在線(xiàn)的精確監測診斷提供了數據支持。
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