CN105868132B - 一种基于usb通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，包括以下步骤：(1)预置数字示波器与外接装置；(2)配套USB设备端接口及USB设备端驱动，预设外接装置的识别码；(3)封装命令和数据；(4)进行初始化，创建USB事件监听线程，判断发生USB接入事件还是USB拔出事件；若发生USB接入事件，则判断外接装置类型；若发生USB拔出事件，则判读USB拔出的外接装置并清零其标志；(5)判断出该外接装置的类型后，对其初始化及置位其标志，主进程对标志进行判断，并跳转至相应操作界面，接收并显示数据；创建USB传输线程，进行接收数据及通信协议解析，进行新的设置，并读数据；(6)判断是否有新的设置；(7)将数据上传。还公开了拓展系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信的技术领域，尤其涉及一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统。
背景技术
数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。然而在数字示波器的使用过程中，依然需要其他设备的配合使用，例如，数字万用表、逻辑分析仪等。
现阶段，将数字示波器与其他设备配合使用的连接方式，通常是直接将其他设备连接于数字示波器上，数字示波器与其他设备执行的均是其原有任务，相互之间无直接的联系，得到的数据也无法在数字示波器上直接显示。这种方式采样大集成设计，需要采用高性能、多管脚处理器，大大的增加了设计成本，选择的余地不多，功能搭配不灵活；同时，数字示波器与其他设备接收或测量得到的数据需要分别处理分析，难以实现数据的自动接收与交互，集成化程度低。
同时，数字示波器与其他设备之间常规的通信方式为串口通信速度慢，接口尺寸大。
因此，研发出一种以数字示波器为中心，对数字示波器模块化功能进行拓展，实现数据自动接收与交互的模块化功能拓展方法，显得较为迫切。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统，该基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统，以数字示波器为核心，通过USB接口外接数字万用表模块或逻辑分析仪模块，对数字示波器模块化功能进行拓展，实现数据的自动接收与交互，并实现对数据进行集成化分析处理，数据集成化程度高，通信速度快。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预置一数字示波器与外接装置，其中，该数字示波器内集成有Linux操作系统及应用程序，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；
(2)为外接装置配套与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，同时，预设每一类型外接装置的识别码；
(3)按照自定义的通信协议封装命令和数据；
(4)开启数字示波器，应用程序主进程开始，然后对Linux操作系统及USB接口进行初始化，再创建USB事件监听线程，判断发生USB接入事件还是USB拔出事件；若发生USB接入事件，则USB接口自动识别该USB接入事件，并根据USB接入的外接装置的识别码分析判断外接装置的类型，并进入该类型外接装置的操作程序，执行步骤(5)；若发生USB拔出事件，则判读USB拔出的外接装置并清零该外接装置的标志，然后重复步骤(4)；
(5)当判断出该外接装置的类型后，通过命令初始化该类型外接装置，并进行置位该类型外接装置的标志，主进程对该类型外接装置的标志进行判断，并根据该标志自动跳转至相应的操作界面，进行接收并显示数据；同时，创建USB传输线程，进行接收数据及通信协议解析，并对该类型外接装置的不同内容进行新的设置，同时，对接收到的数据进行读数据操作；
(6)判断该类型外接装置是否有新的设置，若有，则执行该新的设置相对应的内容，并进行数据测量及更新；否则进行数据测量及更新；
(7)将读取到的数据及测量到的数据上传，同时，再次执行步骤(6)。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)还包括以下步骤：若发生USB拔出事件，Linux操作系统自动识别该USB拔出事件，同时，根据USB接入的外接装置的识别码，释放掉该类型外接装置的占用资源，并同步更新显示信息。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(5)还包括以下步骤：根据数字示波器操作界面给出的菜单及提示，结合配套的按键操作对该类型外接装置的各参数进行设置。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1)中，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤(2)中，所述识别码包括产品识别码与供应商识别码。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(5)还包括以下步骤：
(5.1)主进程判断所述标志是否为逻辑分析模块标志，若是，则进行逻辑分析模块数据交互；否则，主进程判断所述标志是否为数字万用表模块标志，若是，则进行数字万用表模块数据交互，否则更新显示信息；
(5.2)不断循环执行步骤(5.1)。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中USB设备端驱动方法具体包括以下步骤：
(2.1)设置USB设备端驱动架构，其包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB自定义驱动、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器；
(2.2)当应用程序对外接装置进行I/O操作时，应用程序使用Windows API函数对子系统进行相应调用，并由I/O系统服务接收并通知I/O管理器，I/O管理器对请求构造一I/O请求包，并将I/O请求包传递至USB功能驱动程序；
(2.3)USB功能驱动程序接收I/O请求包对应的包含URB的IRP请求包后，根据该IRP请求包中包含的具体操作代码，构造相应的USB请求块，并将URB放置于一新的IRP请求包中，再将IRP请求包传递至USB总线驱动程序，USB总线驱动程序根据IRP请求包中含有的URB执行相应的操作，并将操作结果通过IRP请求包返还至USB功能驱动程序；
(2.4)USB功能驱动程序接收该IRP请求包，将操作结果通过IRP请求包返还给I/O管理器，最后，该I/O管理器将该IRP请求包中的操作结果返还给应用程序。
一种实施上述方法的模块化功能拓展系统，其特征在于，包括数字示波器与外接装置，其中，所述数字示波器内集成有Linux操作系统，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；所述外接装置配套有与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套有对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，且每一类型外接装置具有单一的识别码。
作为本发明的进一步改进，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。
作为本发明的进一步改进，所述USB设备端驱动包括一USB设备端驱动架构，该USB设备端驱动架构包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB自定义驱动、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器，其中，该应用程序与子系统相连接，该子系统与I/O系统服务相连接，该USB自定义驱动与USB总线驱动程序相连接，USB总线驱动程序与硬件抽象层相连接，该I/O管理器与PnP管理器作对USB设备端驱动架构进行管理。
本发明的有益效果为：基于USB通信技术，以数字示波器为核心，通过USB接口外接数字万用表模块或逻辑分析仪模块，对数字示波器模块化功能进行拓展，使数字示波器与数字万用表模块之间，或数字示波器与逻辑分析仪模块之间可直接建立关系，接收及测量到的所有数据可在数字示波器上直接显示，实现数据的自动接收与交互，各自功能搭配灵活，并实现对数据进行集成化分析处理，数据集成化程度高，通信速度快；同时，该基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统具有以下优点：
(1)在不增加成本的前提下，可选择数字万用表模块或逻辑分析仪模块进行功能拓展；
(2)采用USB通信技术，支持热插拔自动实现各模块加载运行；
(3)可复用USB接口作为充电端口使用，减少外接装置各模块充电装置，减小外接装置各模块尺寸，降低成本；
(4)可以复用示波器自身资源，实现对外接装置各模块的性能升级；
(5)可用于波形显示等刷新率要求较高的模块应用上；
(6)USB接口尺寸小巧，不影响外观设计。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明整体功能拓展的流程图；
图2为本发明外接装置功能拓展的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
请参照图1与图2，本发明实施例提供一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，包括以下步骤：
(1)预置一数字示波器与外接装置，其中，该数字示波器内集成有Linux操作系统及应用程序，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；
(2)为外接装置配套与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，同时，预设每一类型外接装置的识别码；
(3)按照自定义的通信协议封装命令和数据；
(4)开启数字示波器，应用程序主进程开始，对Linux操作系统及USB接口进行初始化，再创建USB事件监听线程，判断发生USB接入事件还是USB拔出事件；若发生USB接入事件，则USB接口自动识别该USB接入事件，并根据USB接入的外接装置的识别码分析判断外接装置的类型，并进入该类型外接装置的操作，执行步骤(5)；若发生USB拔出事件，则判读USB拔出的外接装置并清零该外接装置的标志，然后重复步骤(4)；
(5)当判断出该外接装置的类型后，通过命令初始化该类型外接装置，并进行置位该类型外接装置的标志，主进程对该类型外接装置的标志进行判断，并根据该标志自动跳转至相应的操作界面，进行接收并显示数据；同时，创建USB传输线程，进行接收数据及通信协议解析，并对该类型外接装置的不同内容进行新的设置，同时，对接收到的数据进行读数据操作；
(6)判断该类型外接装置是否有新的设置，若有，则执行该新的设置相对应的内容，并进行数据测量及更新；否则进行数据测量及更新；
(7)将读取到的数据及测量到的数据上传，同时，不断的执行步骤(6)。
所述步骤(4)还包括以下步骤：若发生USB拔出事件，Linux操作系统自动识别该USB拔出事件，同时，根据USB接入的外接装置的识别码，释放掉该类型外接装置的占用资源，并同步更新显示信息。
所述步骤(5)还包括以下步骤：根据数字示波器操作界面给出的菜单及提示，结合配套的按键操作对该类型外接装置的各参数进行设置。
在所述步骤(1)中，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。
在所述步骤(2)中，所述识别码ID包括产品识别码PID与供应商识别码VID。
所述步骤(5)还包括以下步骤：
(5.1)主进程判断是否为逻辑分析模块标志，若是，则进行逻辑分析模块数据交互；否则，主进程判断是否为数字万用表模块标志，若是，则进行数字万用表模块数据交互，否则更新显示信息；
(5.2)不断循环执行步骤(5.1)。
所述步骤(2)中USB设备端驱动方法具体包括以下步骤：
(2.1)设置USB设备端驱动架构，其包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB自定义驱动、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器；
(2.2)当应用程序对外接装置进行I/O操作时，应用程序使用Windows API函数对子系统进行相应调用，并由I/O系统服务接收并通知I/O管理器，I/O管理器对该请求构造一I/O请求包，并将I/O请求包传递至USB功能驱动程序；
(2.3)USB功能驱动程序接收I/O请求包对应的包含URB的IRP请求包后，根据该IRP请求包中包含的具体操作代码，构造相应的USB请求块，并将URB放置于一新的IRP请求包中，再将IRP请求包传递至USB总线驱动程序，USB总线驱动程序根据IRP请求包中含有的URB执行相应的操作，并将操作结果通过IRP请求包返还至USB功能驱动程序；
(2.4)USB功能驱动程序接收该IRP请求包，将操作结果通过IRP请求包返还给I/O管理器，最后，该I/O管理器将该IRP请求包中的操作结果返还给应用程序。
本发明实施例还提供一种实施上述方法的模块化功能拓展系统，其包括数字示波器与外接装置，其中，所述数字示波器内集成有Linux操作系统，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；所述外接装置配套有与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套有对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，且每一类型外接装置具有单一的识别码。
在本实施例中，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。同时，所述外接装置采用USB接口提供的500mA电源为外接装置充电。
所述USB设备端驱动包括一USB设备端驱动架构，该USB设备端驱动架构包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB自定义驱动、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器，其中，该应用程序与子系统相连接，该子系统与I/O系统服务相连接，该USB自定义驱动与USB总线驱动程序相连接，USB总线驱动程序与硬件抽象层相连接，该I/O管理器与PnP管理器作对USB设备端驱动架构进行管理。
本发明的重点主要在于，基于USB通信技术，以数字示波器为核心，通过USB接口外接数字万用表模块或逻辑分析仪模块，对数字示波器模块化功能进行拓展，使数字示波器与数字万用表模块之间，或数字示波器与逻辑分析仪模块之间可直接建立关系，接收及测量到的所有数据可在数字示波器上直接显示，实现数据的自动接收与交互，各自功能搭配灵活，并实现对数据进行集成化分析处理，数据集成化程度高，通信速度快；同时，该基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法及系统具有以下优点：
(1)在不增加成本的前提下，可选择数字万用表模块或逻辑分析仪模块进行功能拓展；
(2)采用USB通信技术，支持热插拔自动实现各模块加载运行；
(3)可复用USB接口作为充电端口使用，减少外接装置各模块充电装置，减小外接装置各模块尺寸，降低成本；
(4)可以复用示波器自身资源，实现对外接装置各模块的性能升级；
(5)可用于波形显示等刷新率要求较高的模块应用上；
(6)USB接口尺寸小巧，不影响外观设计。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预置一数字示波器与外接装置，其中，该数字示波器内集成有Linux操作系统及应用程序，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；
(2)为外接装置配套与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，同时，预设每一类型外接装置的识别码；
(3)按照自定义的通信协议封装命令和数据；
(4)开启数字示波器，应用程序主进程开始，然后对Linux操作系统及USB接口进行初始化，再创建USB事件监听线程，判断发生USB接入事件还是USB拔出事件；若发生USB接入事件，则USB接口自动识别该USB接入事件，并根据USB接入的外接装置的识别码分析判断外接装置的类型，并进入该类型外接装置的操作程序，执行步骤(5)；若发生USB拔出事件，则判读USB拔出的外接装置并清零该外接装置的标志，然后重复执行监听USB事件；
(5)当判断出该外接装置的类型后，通过命令初始化该类型外接装置，并进行置位该类型外接装置的标志，主进程对该类型外接装置的标志进行判断，并根据该标志自动跳转至相应的操作界面，进行接收并显示数据；同时，创建USB传输线程，进行接收数据及通信协议解析，并对该类型外接装置的不同内容进行新的设置，同时，对接收到的数据进行读数据操作；
(6)判断该类型外接装置是否有新的设置，若有，则执行该新的设置相对应的内容，并进行数据测量及更新；否则进行数据测量及更新；
(7)将读取到的数据及测量到的数据上传，同时，再次执行步骤(6)。
2.根据权利要求1所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：若发生USB拔出事件，Linux操作系统自动识别该USB拔出事件，同时，根据USB接入的外接装置的识别码，释放掉该类型外接装置的占用资源，并同步更新显示信息。
3.根据权利要求1所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：根据数字示波器操作界面给出的菜单及提示，结合配套的按键操作对该类型外接装置的各参数进行设置。
4.根据权利要求1所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。
5.根据权利要求1所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述识别码包括产品识别码与供应商识别码。
6.根据权利要求4所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：
(5.1)主进程判断所述标志是否为逻辑分析模块标志，若是，则进行逻辑分析模块数据交互；否则，主进程判断所述标志是否为数字万用表模块标志，若是，则进行数字万用表模块数据交互，否则更新显示信息；
(5.2)不断循环执行步骤(5.1)。
7.根据权利要求1所述的基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展方法，其特征在于，所述步骤(2)中USB设备端驱动方法具体包括以下步骤：
(2.1)设置USB设备端驱动架构，其包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB功能驱动程序、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器；
(2.2)当应用程序对外接装置进行I/O操作时，应用程序使用WindowsAPI函数对子系统进行相应调用，并由I/O系统服务接收并通知I/O管理器，I/O管理器对请求构造一I/O请求包，并将I/O请求包传递至USB功能驱动程序；
(2.3)USB功能驱动程序接收I/O请求包对应的包含URB的IRP请求包后，根据该IRP请求包中包含的具体操作代码，构造相应的USB请求块，并将URB放置于一新的IRP请求包中，再将IRP请求包传递至USB总线驱动程序，USB总线驱动程序根据IRP请求包中含有的URB执行相应的操作，并将操作结果通过IRP请求包返还至USB功能驱动程序；
(2.4)USB功能驱动程序接收该IRP请求包，将操作结果通过IRP请求包返还给I/O管理器，最后，该I/O管理器将该IRP请求包中的操作结果返还给应用程序。
8.一种实施权利要求1-7至少一所述方法的模块化功能拓展系统，其特征在于，包括数字示波器与外接装置，其中，所述数字示波器内集成有Linux操作系统，且该数字示波器上设有一操作界面与一USB接口；所述外接装置配套有与USB接口相匹配的USB设备端接口，并配套有对应的USB设备端驱动，使USB接口与USB设备端接口通过USB通信相连接，且每一类型外接装置具有单一的识别码。
9.根据权利要求8所述的模块化功能拓展系统，其特征在于，所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。
10.根据权利要求8所述的模块化功能拓展系统，其特征在于，所述USB设备端驱动包括一USB设备端驱动架构，该USB设备端驱动架构包括应用程序、子系统、I/O系统服务、USB功能驱动程序、USB总线驱动程序、硬件抽象层、I/O管理器与PnP管理器，其中，该应用程序与子系统相连接，该子系统与I/O系统服务相连接，该USB功能驱动程序与USB总线驱动程序相连接，USB总线驱动程序与硬件抽象层相连接，该I/O管理器与PnP管理器对USB设备端驱动架构进行管理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 523808 No. 6 industrial North Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan, Guangdong Applicant after: Uno Technology (China) Limited by Share Ltd Address before: 523808 No. 6 industrial North Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan, Guangdong Applicant before: Uni-Trend Technology (China) Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |