CN102681961A

CN102681961A - 一种光谱仪接口的转换设备及方法

Info

Publication number: CN102681961A
Application number: CN2011100587958A
Authority: CN
Inventors: 翟光杰; 于强; 余春
Original assignee: National Space Science Center of CAS
Current assignee: National Space Science Center of CAS
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: CN102681961B

Abstract

本发明提供了一种光谱仪接口转换设备，该设备与光谱仪的RS232接口对接用于对光谱仪的单一接口进行扩展，所述设备包含：一接口转换器，且该接口转换器进一步包含：RS232接口，用于与光谱仪上的RS232接口对接，传送光谱仪采集的光谱测量数据；接口转换控制器，用于控制光谱仪中光谱测量数据的传送并设定所述接口转换器的其他相关接口或功能单元，并对光谱仪发送控制命令；CAN接口，用于将光谱仪采集到的光谱数据传送到数据接收设备；和通用输入输出接口，用于与输入输出设备相连。所述接口转换器采用ARM7作为核心控制器，该ARM7的资源包含：两个RS232接口，两个CAN接口，通用输出输出接口、接口转换控制器和两个定时器。

Description

一种光谱仪接口的转换设备及方法

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，具体地涉及一种光谱仪接口的转换方法。

背景技术

目前的光谱仪大多带有RS232接口。这样的光谱仪可以满足一般的实验室应用要求。但在某些特定场合就难于使用，例如，野外测量，需要将测量数据通过无线方式实时传送到中心站，一般的接口就难于胜任。另外，当光谱仪作为系统的一部分集成到一个大系统中时，例如空间科学实验系统中，必须要符合整个系统的统一接口规范要求，这时，需要将光谱仪的RS232接口转换为CAN2.0B接口，而目前市场上没有CAN2.0B接口的光谱仪。这就需要对已有光谱仪的接口进行转换。接口转换不仅是接口电平、物理层协议的转换，还包括通讯协议的转换。

通过协议转换器，可以把光谱仪中的光谱数据先读到协议转换器中来，将其存储在在协议转换器中的内部存储器里，对这些数据进行处理。再根据空间生物舱的通讯协议，将这些数据传送到空间生物舱的总线上，由空间生物舱的总控制器接收，并对数据进行进一步的处理，然后将处理结果呈现给用户。

发明内容

本发明的目的在于，为满足空间实验对光谱仪的接口要求，提供一种光谱仪接口转换的设备及方法。

为实现上述目的，本发明的一种光谱仪接口转换设备，该设备与光谱仪的RS232接口对接，用于对光谱仪的单一接口进行扩展，所述设备包含：一接口转换器，且该接口转换器进一步包含：

RS232接口，用于与光谱仪上的RS232接口对接，传送光谱仪采集的光谱测量数据；

接口转换控制器，用于控制光谱仪中光谱测量数据的传送并设定所述接口转换器的其他相关接口或功能单元，并对光谱仪发送控制命令；

CAN接口，用于将光谱仪采集到的光谱数据传送到所有数据接收设备；和通用输入输出接口，用于与输入输出设备相连。

上述技术方案中，所述接口转换器采用ARM7作为核心控制器，该ARM7的资源包含：两个RS232接口，两个CAN接口，通用输出输出接口、接口转换控制器和两个定时器。

所述光谱仪接口转换设备还包含：键盘，LCD的显示屏幕，PC机；所述键盘和LCD的显示屏幕均与所述ARM7的通用输入输出接口相连，且所述LCD的显示屏幕用于在本地显示光谱仪的光谱数据，所述键盘用于在本地控制光谱仪的操作，可控制光谱仪的电源开关、系统复位和光源切换；所述PC机与所述ARM7的一个RS232接口相连，用于调试ARM7中的程序。

所述CPU用于对光谱仪发出控制命令，该控制命令包括：初始化光谱仪、配置信息、采集光谱状态信息和设定光源开关。

所述初始化光谱仪：包括初始化IO口，设置光谱仪的集分时间长度和平均次数和设置其为单采集模式；所述配置信息：包括每次采样点的波长坐标信息；所述采集光谱的状态信息：包含发送采集命令后可得到信息头，信息尾，中间的黑暗点信息，平均次数和每个采集点的光谱信息；所述设定光源开关：包含发送开关光源命令，可控制相应的沙特门来开关相应的氘、卤灯的光源。

基于光谱仪接口转换设备，本发明在将上述光谱仪接口转换设备接入光谱仪和总控制器后还有针对性的提出一种光谱仪接口转换方法，该方法包含接入该光谱仪接口转换设备后控制光谱仪进行数据采集和传输的步骤且该方法基于一种光谱仪接口转换设备，该设备与光谱仪的RS232接口对接用于对光谱仪的单一接口进行扩展，所述设备包含：一接口转换器，且该接口转换器进一步包含：

CPU，用于控制光谱仪中光谱测量数据的传送并设定所述接口转换器的其他相关接口或功能单元，并对光谱仪发送控制命令；

CAN接口，用于将光谱仪采集到的光谱数据传送到所有数据接收设备；和

通用输入输出接口，用于与输入输出设备相连；且该接口转换设备采用ARM7，该光谱仪接口转换设备还包含：键盘、PC机、LCD显示屏幕；

所述的方法包含如下步骤：

1)初始化ARM7上的PLL，以完成对时钟的配置；且该初始化步骤包含：

初始化LCD，以及通用输入输出口；

初始化板上两串口，一个串口用于调试输出，另一个串口用于与光谱仪的数据通信；

开启两个定时器，一个定时器完成CAN的发送心跳数据包，另一个定时完成AD的采样；

完成CAN总线的初始化；

设定键盘中断，CAN总线接收数据的中断和两个定时器的中断；

2)ARM7中的CPU判断是否有采集数据的请求，等待用户的请求

2.a若没有，转至第5步；

2.b若有，转至第3步。

3)ARM中的CPU设定光谱仪的参数，并将其采集到的黑光光谱数据和白光光谱数据存入内存中，判断是否存入完毕；

3.a若存入完毕，则转至第4步；

3.b若未存入完毕，则转至第3.c步；

3.c若存入过程中存在错误，转至第2步。

4)ARM中的CPU向LCD屏幕输出相应的采集到的光谱数据曲线，并同时以CAN总线的方式向PC机发送CAN的总线数据包，判断是否发送完毕；

4.a若发送完毕，则转至第5步；

4.b若未发送完毕，转至第4步。

5)对指示灯进行操作，并输出相关的调试信息，转至第2步。

本发明的优点在于，本发明提供的一种光谱仪接口转换的设备及方法能满足空间实验对光谱仪的接口要求，解决了现有光谱仪由于接口单一等问题导致的应用受限的问题。

附图说明

图1本发明的一种光谱仪接口转换设备的结构框图；

图2本发明的一种光谱仪接口转换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，该图为本发明的一种光谱仪接口转换设备的结构框图，光谱仪接口转换设备包含的接口转换器采用ARM7作为核心控制器，ARM7带有2个RS232接口、两个CAN控制器和GPIO(通用输入输出接口)。ARM7CPU中的一个RS232接口与光谱仪相联，根据光谱仪RS232接口的通讯协议，对光谱仪发出控制命令，并采集光谱仪中的光谱数据。将光谱仪中的光谱数据通过RS232接口传送到控制器中。另一个RS232接口与计算机相联，用于调试ARM7CPU中的程序；CAN控制器通过CAN接口与总控制器相联，CAN2.OB接口用于将控制器中的光谱仪采样数据传送到总控制器中。可以通过总控制器发布命令，在总控制器上可以显示光谱仪采样得到的数据，并根据需要对这些数据进行处理，得到样品的析光度，或计算出样品的浓度。

光谱仪用于对样品进行光谱采样，获得样品的光谱数据。

LCD液晶显示器用于在本地显示光谱仪的光谱数据，可以显示光谱线，也可以显示出光谱数据分析结果。

键盘用于在本地控制光谱仪的操作，可控制光谱仪的电源开关、系统复位和光源切换。

总控制器用于显示和处理光谱数据，得到样品分析结果。它可置于远端，是高级的用户使用系统，它可控制和管理若干个数据采集系统，光谱仪作为它的子系统之一。

如图2所示，该图为本发明的一种光谱仪接口转换方法的流程示意图。

其中，接口转换器包括ARM7、用户的键盘输入，LCD的屏幕显示，光谱仪的RS232接口，输出到PC上的调试信息，与总控制器的CAN接口。ARM7CPU对光谱仪发出的命令包括初始化光谱仪、得到当前配置信息、开始采集光谱、设定光源开关。

初始化光谱仪：包括初始化IO口，设置光谱仪的积分时间长度和平均次数，设置其为单采集模式。

配置信息：包括每次采样点的波长坐标信息以及产品的型号信息

采集光谱：发送采集命令后可得到信息头，信息尾，中间的黑暗点信息，平均次数，每个采集点的光谱信息

设定光源：发送开关光源命令，可控制相应的沙特门来开光相应的氘，卤灯的光源.

总控制器对ARM7CPU发出的命令包括开关机、自检(采集得到的电压与电流值是否超过设备工作电压)、分析启动/停止、获取分析数据，系统上电之后的工作流程如下：

1.初始化ARM板上的PLL，以完成对时钟的配置；初始化LCD，以及板级的IO口；初始化板上两串口，一个串口用于调试输出，另一个串口用于与光谱仪的数据通信；开启两个定时器，一个定时器控制CAN的发送心跳数据包，另一个定时控制AD的采样；完成CAN总线的初始化；设定外部的键盘中断，CAN总线接收数据的中断和两个定时器的中断。

1.a定时器0用于定时发送心跳数据包，同时定时采集设备工作时的电压与电流值；

1.b定时器1用于用户发送采样命令以后，定时对光谱仪发送采集数据的命令，以完成对LCD的刷新；

1.c串口0用于16字节的RDA和CTI中断，以接收光谱仪批量数据的传送；

1.d CAN中断用于接收PC机注入的相关的命令请求；

1.e键盘中断，完成对LCD画面的切换和对光谱仪电源的开和关。

2.是否有采集数据的请求，等待用户的请求

2.a若没有，转至第5步；

2.b若有，转至第3步。

3.设定光谱仪的参数，并将其采集到的黑光光谱数据和白光光谱数据存入内存中，判断是否存入完毕；

3.a若存入完毕，则转至第4步；

3.b若未存入完毕，则转至第3.c步；

3.c若存入过程中存在错误，转至第2步。

4.向LCD屏幕输出相应的采集到的光谱数据曲线，并同时以CAN总线的方式向PC机发送CAN的总线数据包，判断是否发送完毕；

4.a若发送完毕，则转至第5步；

4.b若未发送完毕，转至第4步。

5.对指示灯进行操作，并输出相关的调试信息，转至第2步。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种光谱仪接口转换设备，该设备与光谱仪的RS232接口对接用于对光谱仪的单一接口进行扩展，所述设备包含：一接口转换器，且该接口转换器进一步包含：

CAN接口，用于将光谱仪采集到的光谱数据传送到数据接收设备；和通用输入输出接口，用于与输入输出设备相连。

2.根据权利要求1所述的光谱仪接口转换设备，其特征在于，所述接口转换器采用ARM7作为核心控制器，该ARM7的资源包含：CPU、两个RS232接口，两个CAN接口，通用输出输出接口、接口转换控制器和两个定时器。

3.根据权利要求1或2所述的光谱仪接口转换设备，其特征在于，所述光谱仪接口转换设备还包含：键盘，LCD的显示屏幕，PC机；

所述键盘和LCD的显示屏幕均与所述ARM7的通用输入输出接口相连，且所述LCD的显示屏幕用于在本地显示光谱仪的光谱数据，所述键盘用于在本地控制光谱仪的操作，可控制光谱仪的电源开关、系统复位和光源切换；

所述PC机与所述ARM7的一个RS232接口相连，用于调试ARM7中的程序。

4.根据权利要求2所述的光谱仪接口转换设备，其特征在于，所述CPU用于对光谱仪发出控制命令，该控制命令包括：

初始化光谱仪、配置信息、采集光谱状态信息和设定光源开关。

5.根据权利要求4所述的光谱仪接口转换设备，其特征在于，

所述初始化光谱仪：包括初始化IO口，设置光谱仪的积分时间长度、平均采样次数和设置其为单采集模式；

所述配置信息：包括每次采样点的波长坐标信息；

所述采集光谱的状态信息：包含发送采集命令后可得到信息头，信息尾，中间的黑暗点信息，平均次数和每个采集点的光谱信息；

所述设定光源开关：包含发送开关光源命令，可控制相应的开关来控制相应的氘、卤灯的光源。

6.一种光谱仪接口转换方法，该方法包含接入该光谱仪接口转换设备后控制光谱仪进行数据采集和传输的步骤且该方法基于一种光谱仪接口转换设备，该设备与光谱仪的RS232接口对接用于对光谱仪的单一接口进行扩展，所述设备包含：一接口转换器，且该接口转换器进一步包含：

CAN接口，用于将光谱仪采集到的光谱数据传送到数据接收设备；和通用输入输出接口，用于与输入输出设备相连；且该接口转换设备采用ARM7作为核心控制器，该光谱仪接口转换设备还包含：键盘、PC机、LCD显示屏幕；

所述的方法包含如下步骤：

初始化LCD，以及通用输入输出口；

完成CAN总线的初始化；

2)ARM中的CPU判断是否有采集数据的请求，等待用户的请求；若没有，转至第5步；若有，转至第3步；

3)ARM中的CPU设定光谱仪的参数，并将其采集到的黑光光谱数据和白光光谱数据存入内存中，判断是否存入完毕；若存入完毕，则转至第4步；若未存入完毕，则继续进行存储；若存入过程中存在错误，转至第2步；

4)ARM中的CPU向LCD屏幕输出相应的采集到的光谱数据曲线，并同时以CAN总线的方式向PC机发送CAN的总线数据包，判断是否发送完毕；若发送完毕，则转至第5步；若未发送完毕，转至第4步；

5)对指示灯进行操作，并输出相关的调试信息，转至第2步。