CN106767969A - 一种信号记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号记录仪，包括电源模块、输入信号选择开关、模数转换芯片、控制芯片、第一总线开关、第二总线开关、逻辑非运算单元、CF卡、USB接口驱动芯片及USB接口，输入信号选择开关的输入端外接输入信号，输出端与模数转换芯片的输入端连接；模数转换芯片的输出端与控制芯片的第一输入端连接；控制芯片的第一输出端通过第一总线开关与CF卡连接；CF卡还通过第二总线开关与USB接口驱动芯片连接；USB接口驱动芯片还分别与USB接口及通过逻辑非运算单元与第一总线开关连接；电源模块为模数转换芯片、控制芯片及第一总线开关供电。可见，本发明提供的信号记录仪中，电路结构及接口形式简单，体积小，进而增大了使用范围。

Description

一种信号记录仪

技术领域

本发明涉及信号记录技术领域，特别是涉及一种信号记录仪。

背景技术

在多数信号处理系统的研发过程中，都希望将实验时产生的原始数据进行存储保留，以便以后在算法有改进时，通过对原始数据的处理来评估算法的优劣，基于此，信号记录仪应用而生。

具体地，在带有箱体结构的数字信号处理箱中，其中的信号发射端和信号接收端不在同一结构箱体中。因为数据信号处理箱的体积较小，而现有技术中的信号记录仪体积通常较大，因此其只能在数字信号处理箱的外部采集信号接收端的信号，当处理结果出现偏差并且问题出在信号发射端以致发射信号波形出现问题时，此时，站在信号接收端的角度往往不容易对问题进行快速定位，使用范围受限。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的信号记录仪是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号记录仪，电路结构及接口形式简单，体积小，进而增大了使用范围。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号记录仪，包括电源模块、输入信号选择开关、模数转换芯片、控制芯片、第一总线开关、第二总线开关、逻辑非运算单元、CF卡、USB接口驱动芯片及USB接口，其中：

所述输入信号选择开关的输入端外接输入信号，输出端与所述模数转换芯片的输入端连接，用于根据第一用户指令选择相应的输入信号；

所述模数转换芯片的输出端与所述控制芯片的第一输入端连接，用于将所述输入信号模数转换成数字信号并传送至所述控制芯片；

所述控制芯片的第一输出端通过所述第一总线开关与所述CF卡连接，用于将所述数字信号存储至所述CF卡；

所述CF卡还通过所述第二总线开关与所述USB接口驱动芯片连接；

所述USB接口驱动芯片还分别与所述USB接口及通过所述逻辑非运算单元与所述第一总线开关连接，用于读取所述CF卡中的数据并通过USB接口发送至用户端且控制所述第二总线开关闭合的同时控制所述第一总线开关断开；

所述电源模块为所述模数转换芯片、控制芯片及第一总线开关供电。

优选地，还包括：

与所述控制芯片连接的缓存，用于当输入信号的数据量大于设定值时缓存所述输入信号。

优选地，所述缓存为SDRAM。

优选地，还包括：

输入端与所述输入信号选择开关连接、输出端与所述模数转换芯片连接的差分信号运算放大器，用于将所述输入信号进行放大至所述模数转换器的数据处理范围。

优选地，所述USB接口为迷你USB接口。

优选地，还包括：

与所述控制芯片连接的采样率控制开关；

所述采样率控制开关用于根据第二用户指令向所述控制芯片发送相应地的控制信号，以便所述控制芯片依据所述控制信号对其Mcbsp外设进行配置，进而控制所述模数转换芯片的采样率。

优选地，所述输入信号选择开关包括信号输入接口，所述信号输入接口包括第一信号端、第二信号端及模拟地端。

优选地，所述输入信号选择开关还包括同步信号触发端，所述同步信号触发端与所述控制芯片的控制端连接，用于向所述控制芯片发送触发信号，以便所述控制芯片根据所述触发信号选择输入信号的记录模式。

优选地，所述控制芯片为DSP芯片。

优选地，所述DSP芯片为型号为TMS320VC5509A的芯片，所述模数转换芯片为型号为ADS7945的芯片，所述USB接口驱动芯片为型号为AU6371的芯片。

本发明提供了一种信号记录仪，包括电源模块、输入信号选择开关、模数转换芯片、控制芯片、第一总线开关、第二总线开关、逻辑非运算单元、CF卡、USB接口驱动芯片及USB接口，输入信号选择开关的输入端外接输入信号，输出端与模数转换芯片的输入端连接；模数转换芯片的输出端与控制芯片的第一输入端连接；控制芯片的第一输出端通过第一总线开关与CF卡连接；CF卡还通过第二总线开关与USB接口驱动芯片连接；USB接口驱动芯片还分别与USB接口及通过逻辑非运算单元与第一总线开关连接；电源模块为模数转换芯片、控制芯片及第一总线开关供电。可见，本发明提供的信号记录仪中，电路结构及接口形式简单，体积小，进而增大了使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种信号记录仪的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种信号记录仪，电路结构及接口形式简单，体积小，进而增大了使用范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种信号记录仪的结构示意图，该信号记录仪包括电源模块1、输入信号选择开关2、模数转换芯片3、控制芯片4、第一总线开关5、第二总线开关6、逻辑非运算单元7、CF卡8、USB接口驱动芯片9及USB接口，其中：

输入信号选择开关2的输入端外接输入信号，输出端与模数转换芯片3的输入端连接，用于根据第一用户指令选择相应的输入信号；

具体地，输入信号选择开关2可以根据用户发出的第一用户指令选择相应地的输入信号传送至模数转换芯片3，模数转换芯片3在接收到输入信号后，将输入信号转换为数字量，并传送至控制芯片4。

作为优选地，输入信号选择开关2包括信号输入接口，信号输入接口包括第一信号端、第二信号端及模拟地端。

具体地，本发明既可以记录单端信号，也可以记录差分信号，由用户根据实际情况通过接入不同的端口来选择。本实施例中，第一信号端对应图中的AIN_P接口，第二信号端对应图中的AIN_N接口，模拟地端对应图中的AGND。

当对单端信号进行采样记录时，输入信号接AIN_P接口，输入信号的地端连接至AGND端；当记录差分信号时，输入信号正极接AIN_P接口，输入信号负极连接至AIN_N接口。另外，这里的单端信号输入范围可以设置为-4V-+4V，反向差分信号输入范围为±2-0V，当然，均还可分别设置为其他范围，根据实际情况来定。

作为优选地，输入信号选择开关2还包括同步信号触发端，同步信号触发端与控制芯片4的控制端连接，用于向控制芯片4发送触发信号，以便控制芯片4根据触发信号选择输入信号的记录模式。

本发明提供的信号记录仪可工作于同步触发记录和连续记录两种模式下，默认的为连续记录，也即输入信号连接至信号记录仪即可记录。两种模式具体选用哪种可通过同步信号触发端来选择，也即当同步信号触发端有触发信号时，选择的同步触发记录，否则，选择的是连续记录。其中，同步触发输入端连接至控制芯片4的控制端，当控制芯片4为DSP芯片时，这里的控制端为INT0引脚。

具体地，当需要在同步触发模式下记录数据时，只需提供给信号记录仪3.3V的下降沿触发信号即可实现一个触发周期的信号记录，这里的触发周期例如可以为800ms。

模数转换芯片3的输出端与控制芯片4的第一输入端连接，用于将输入信号模数转换成数字信号并传送至控制芯片4；

模数转换芯片3在将输入信号由模拟量转换为数字量，并将转换后的数字量传送至控制芯片4。

作为优选地，还包括：

输入端与输入信号选择开关2连接、输出端与模数转换芯片3连接的差分信号运算放大器12，用于将输入信号进行放大至模数转换器的数据处理范围。

为了保证输入信号在模数转换芯片3的处理范围内，本发明还将输入信号选择开关2机模数转换芯片3之间设置了差分信号运算放大器12，用于将输入信号进行放大至模数转换器的数据处理范围。

另外，相应地，电源模块1还为差分运算放大器供电。

控制芯片4的第一输出端通过第一总线开关5与CF卡8连接，用于将数字信号存储至CF卡8；

具体地，控制芯片4在接收到被转换为数字信号的输入信号后，将其存储至CF卡8。

作为优选地，还包括：

与控制芯片4连接的缓存，用于当输入信号的数据量大于设定值时缓存输入信号。

具体地，当输入信号的数据量较小时，控制芯片4中的存储空间能够处理的过来，因此，可以直接将输入信号存储至CF卡8，而当输入信号的数据量较大时，为了保证对输入信号的连续存储，提高传输效率，本发明采用片外缓存实现乒乓缓存，控制芯片4通过乒乓操作的方式将采样数据连续不断的写入CF卡8中。

另外，相应地，电源模块1还为缓存供电。

另外，这里的设定值可以根据实际情况来设定，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为优选地，缓存为SDRAM 11。

当然，这里的缓存还可以采用其他类型的缓存，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

CF卡8还通过第二总线开关6与USB接口驱动芯片9连接；

USB接口驱动芯片9还分别与USB接口及通过逻辑非运算单元7与第一总线开关5连接，用于读取CF卡8中的数据并通过USB接口发送至用户端且控制第二总线开关6闭合的同时控制第一总线开关5断开；

本发明采用USB接口驱动芯片9来实现输入信号的对外导出，通过USB接口与外部相连，用户仅使用一根USB数据线通过USB接口就可以将信号记录仪记录的数据导出至计算机，而无需对CF卡8进行插拔操作。

另外，这里的第一总线开关5和第二总线开关6用于分别隔离CF卡8与控制芯片4及USB接口驱动芯片9，防止两端同时对CF卡8进行读写操作。另外，在USB接口工作时，第二总线开关6由USB接口提供的5V电压所转换的3.3V电压控制，以保证当通过USB接口对记录数据进行导出时，控制芯片4不能对CF卡8进行读写操作。在控制芯片4在对CF卡8进行数据存储时，控制芯片4还可通过相应的逻辑控制第一总线开关5闭合，第二总线开关6断开。

当然，这里还可以采用其他逻辑来实现第一总线开关5和第二总线开关6不能同时闭合的功能，能实现本发明的目的即可。

电源模块1为模数转换芯片3、控制芯片4及第一总线开关5供电。

这里的电源模块1把外部输入的电源转换成系统所需的3.3V和1.8V电压。外部电源可以为5.5V、1.5A的电压。

作为优选地，USB接口为迷你USB接口10。

为了进一步减小信号记录仪的体积，本发明中的USB接口可以为迷你USB接口10。

作为优选地，还包括：

与控制芯片4连接的采样率控制开关13；

采样率控制开关13用于根据第二用户指令向控制芯片4发送相应地的控制信号，以便控制芯片4依据控制信号对其Mcbsp外设进行配置，进而控制模数转换芯片3的采样率。

具体地，可以预先设置信号记录仪的采样率。

作为一种优选地的实施方式，信号记录仪上电后的默认状态下的采样率可以为600KSPS，可以通过采样率控制开关13进行采样率设置，同一时间内只能有一个开关处于闭合状态，四个开关对应的采样率分别为200KSPS、400KSPS、800KSPS及1.5MKSPS。当四个开关均关断时，信号记录仪的采样率为600KSPS。当控制芯片4为DSP芯片时，四个采样率控制开关13分别对应DSP的外部中断INT1-INT4，当开关选通时，DSP对其Mcbsp外设进行配置，进而控制模数转换芯片3的采样率；当待记录信号的频率较低时，可以采用低采样率进行记录，以增大系统的记录时间。

在具体实现时，用户可以通过选择哪个开关闭合来选择哪个采样率，开关闭合后向控制芯片4发送的信号即为第二用户指令。

作为优选地，控制芯片4为DSP芯片。

当然，这里的控制芯片4还可以其他类型的控制芯片4，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选地，DSP芯片为型号为TMS320VC5509A的芯片，模数转换芯片3为型号为ADS7945的芯片，USB接口驱动芯片9为型号为AU6371的芯片。

本发明选用这些型号的芯片大大的降低了成本。

当然，这里的DSP芯片、模数转换芯片3及USB接口驱动芯片9均还可以分别为其他型号的芯片，能实现本发明的目的即可。

作为一种优选的方案，本发明提供的信号记录仪的尺寸为70mm*100mm，便携易用，可以放置于信号处理箱内部对模数转换芯片3进行记录，增大了使用范围。

综上，本发明实现了小体积、接口简单、便携式的信号记录仪，在采样率、采样精度满足要求的情况下，能够将采集得到的信号以.dat文件的形式保存在CF卡8中，如需获得记录数据，在无须插拔CF卡8的条件下，只需要用USB数据线连接至记录仪即可将数据拷贝出。另外，本发明只有电源和地、信号输入接口和触发信号输入接口共四个，接口形式简单，使用方法简单明了易于操作，只需先接好待采样信号线再供电即可实现信号记录功能；由于本发明使用器件少，且核心控制器件为TI公司的TMS320VC5509A DSP，A/D转换芯片采用ADS7945，因此，与其它能够实现采样记录并且支持数据导出的记录仪相比，相对成本较低。

本发明提供了一种信号记录仪，包括电源模块、输入信号选择开关、模数转换芯片、控制芯片、第一总线开关、第二总线开关、逻辑非运算单元、CF卡、USB接口驱动芯片及USB接口，输入信号选择开关的输入端外接输入信号，输出端与模数转换芯片的输入端连接；模数转换芯片的输出端与控制芯片的第一输入端连接；控制芯片的第一输出端通过第一总线开关与CF卡连接；CF卡还通过第二总线开关与USB接口驱动芯片连接；USB接口驱动芯片还分别与USB接口及通过逻辑非运算单元与第一总线开关连接；电源模块为模数转换芯片、控制芯片及第一总线开关供电。可见，本发明提供的信号记录仪中，电路结构及接口形式简单，体积小，进而增大了使用范围。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种信号记录仪，其特征在于，包括电源模块、输入信号选择开关、模数转换芯片、控制芯片、第一总线开关、第二总线开关、逻辑非运算单元、CF卡、USB接口驱动芯片及USB接口，其中：

所述输入信号选择开关的输入端外接输入信号，输出端与所述模数转换芯片的输入端连接，用于根据第一用户指令选择相应的输入信号；

所述模数转换芯片的输出端与所述控制芯片的第一输入端连接，用于将所述输入信号模数转换成数字信号并传送至所述控制芯片；

所述控制芯片的第一输出端通过所述第一总线开关与所述CF卡连接，用于将所述数字信号存储至所述CF卡；

所述CF卡还通过所述第二总线开关与所述USB接口驱动芯片连接；

所述USB接口驱动芯片还分别与所述USB接口及通过所述逻辑非运算单元与所述第一总线开关连接，用于读取所述CF卡中的数据并通过USB接口发送至用户端且控制所述第二总线开关闭合的同时控制所述第一总线开关断开；

所述电源模块为所述模数转换芯片、控制芯片及第一总线开关供电。

2.如权利要求1所述的信号记录仪，其特征在于，还包括：

与所述控制芯片连接的缓存，用于当输入信号的数据量大于设定值时缓存所述输入信号。

3.如权利要求2所述的信号记录仪，其特征在于，所述缓存为SDRAM。

4.如权利要求2所述的信号记录仪，其特征在于，还包括：

输入端与所述输入信号选择开关连接、输出端与所述模数转换芯片连接的差分信号运算放大器，用于将所述输入信号进行放大至所述模数转换器的数据处理范围。

5.如权利要求4所述的信号记录仪，其特征在于，所述USB接口为迷你USB接口。

6.如权利要求5所述的信号记录仪，其特征在于，还包括：

与所述控制芯片连接的采样率控制开关；

所述采样率控制开关用于根据第二用户指令向所述控制芯片发送相应地的控制信号，以便所述控制芯片依据所述控制信号对其Mcbsp外设进行配置，进而控制所述模数转换芯片的采样率。

7.如权利要求1-6任一项所述的信号记录仪，其特征在于，所述输入信号选择开关包括信号输入接口，所述信号输入接口包括第一信号端、第二信号端及模拟地端。

8.如权利要求7所述的信号记录仪，其特征在于，所述输入信号选择开关还包括同步信号触发端，所述同步信号触发端与所述控制芯片的控制端连接，用于向所述控制芯片发送触发信号，以便所述控制芯片根据所述触发信号选择输入信号的记录模式。

9.如权利要求8所述的信号记录仪，其特征在于，所述控制芯片为DSP芯片。

10.如权利要求9所述的信号记录仪，其特征在于，所述DSP芯片为型号为TMS320VC5509A的芯片，所述模数转换芯片为型号为ADS7945的芯片，所述USB接口驱动芯片为型号为AU6371的芯片。