CN1591320A - 智能数据采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种智能数据采集方法和装置，采用多功能控制器、与其连接并作为其主存储器的外部存储器，数据采集这样进行：建立基于通用串行总线On－The－Go(USB OTG)的信息交换通道；按照USB OTG规范，在基于通用串行总线USB和/或USB OTG的一个数字终端设备与所述智能数据采集装置之间，以智能采集装置为主、数字终端设备为从方式进行信息交换；或者按照USB规范，以PC机为主、智能采集装置为从方式进行信息交换。这种智能数据采集方法和装置，采用USB OTG接口和廉价的ATA硬盘，实现了数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备的移动外存储器，并可带电插拔，无需关机，即插即用；体积小，携带方便；可用于各种支持USB、USB OTG总线接口的终端设备。

Description

智能数据采集方法及装置

技术领域

本发明涉及数字设备外存储设备以及存取技术，特别是可用于数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备的智能数据采集方法及装置。

背景技术

伴随着“家电信息化”，在全球半导体技术及其市场迅猛发展的基础上，以移动电话和数字照相机为代表的各种便携式数字设备正快速发展。当人们拥有这些便携式数字设备后，就会更关注其存储设备问题，一般的数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备随机配备/或内置8M到32M的卡类存储器；如果想一次拍摄更多的照片或影像，就需要购买外存储器，目前绝大多数还是只能选择各种卡式存储器，因为这些便携式微、小型数字终端设备只提供了一两种，最多三种卡式存储器接口，并无其它存储器可以选择；卡式存储器的价格比较昂贵，相对于硬盘相差百倍之距，并且频繁的插拔，势必会影响卡及卡座的寿命。同时，所有的便携式微、小型数字终端设备几乎都配备了通用串行总线(USB)接口，其主要作用是在个人计算机(PC)的控制下，将这些设备中的数据传送到个人计算机(PC)。USB技术的发展，使得PC和周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将各种数据传输速度的设备连接在一起，众多的终端设备，都可以作为PC的周边，在PC的控制下进行数据交换。但这种方便的交换方式，一旦离开了PC，各设备间无法利用USB口进行操作，因为没有一个从设备能够充当PC一样的主机。

发明内容

本发明的要解决是技术问题是以普通硬盘作为主存储器的智能数据采集方法及装置，在USB OTG和即插即用等技术的基础上，采用普通的ATA硬盘作为存储介质，为数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备用户提供便于携带、容易使用、低成本、轻便可靠、超大容量的高速数据交换方法和数据存储装置；适用于各种支持USB、USB OTG总线接口的终端设备及其方法。

本发明上述技术问题这样解决，构造一种智能数据采集方法，采用包括多功能控制器、与所述多功能控制器连接并作为其主存储器的外部存储器的智能数据采集装置，所述智能数据采集方法包括如下步骤：(1)建立基于通用串行总线On-The-Go(USB OTG)的信息交换通道；(2)按照USB OTG规范，在基于通用串行总线USB和/或USBOTG的一个数字终端设备与所述智能数据采集装置之间，以所述智能采集装置为主、所述数字终端设备为从方式进行信息交换；或者，(3)按照USB规范，在个人计算机(PC)与所述智能数据采集装置之间，以所述个人计算机为主、所述智能采集装置为从方式进行信息交换。

在上述智能数据交换方法中，还包括一个内置于或外接所述微处理器的固化嵌入式操作系统(RTOS)及一个预置的或可重置的驱动程序控制数据存取，包括对所述外部存储器存储介质内部数据按FAT32标准格式进行存储。

在上述智能数据交换方法中，以所述智能采集装置为主、所述数字终端设备为从方式进行信息交换，包括以下步骤：调用ATA接口驱动程序；调用USB外设驱动程序；接受键盘命令并驱动显示模块；外设通过ATA接口与硬盘进行数据交换；以所述个人计算机为主、所述智能采集装置为从方式进行信息交换，包括以下步骤：启动相应固件；调用ATA接口驱动程序；硬盘通过ATA接口进行数据交换。

本发明另一技术问题这样解决，构造一种智能数据采集装置，包括存取控制单元(3)、分别与所述存取控制单元(3)连接的主存储单元(2)人机对话单元(5)，所述存取控制单元(3)包括通用串行总线On-The-Go(USB OTG)多功能控制器(31)以及与其连接的USB OTGMini AB插座(32)，所述人机对话单元(5)包括输入键盘(51)和显示单元(52)。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，所述主存储单元(2)包括：与所述USB OTG多功能控制器(31)连接的硬盘ATA插座(22)，插接在所述ATA插座(22)上的ATA硬盘(21)。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，还包括与所述USBOTG多功能控制器(31)连接的通讯单元(4)。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，所述USB OTG MiniAB插座(32)通过USB Mini-A至Mini-B电缆与数字终端设备或另一台本装置连接，通过USB Mini-A至Standard-B电缆与具有USB接口的数字设备包括电脑(PC)连接。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，还包括给所述主存储单元(2)、存取控制单元(3)、通讯单元(4)和人机对话单元(5)供电的电源单元(1)。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，还包括控制程序和基本驱动程序以固化形式包含在所述通用串行总线On-The-Go(USBOTG)多功能控制器(31)中。

在上述按照本发明的智能数据采集装置中，所述USB OTG多功能控制器(31)提供一个可支持的外设式OTG目标设备列表，如USB打印机、数字照相机等，列表中包括设备的类型和制造商等信息，并且根据所述设备列表，提供相应所支持的主机类驱动程序，支持以标准的ATA作为数据接口的硬盘进行数据交换，所述驱动程序可通过与外部进行数据交换的方式进行更新。

实施本发明的智能数据采集方法和装置，同现有技术相比，可以有效应用于数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备，具有如下突出的优点：采用通用串行总线USB OTG接口和廉价并十分普及的ATA硬盘，实现了数字照相机、数字摄像机等便携式微、小型数字终端设备的移动外存储器，并可带电插拔，无需关机，即插即用；体积小，携带方便；存储容量只和硬盘的容量相关，目前硬盘容量已经达到80GB、120GB、250GB甚至更大，存取速度快，便于在任何场合特别是移动过程中使用。本发明方法和装置适用于各种支持USB、USB OTG总线接口的终端设备。

附图说明

图1是本发明智能数据采集装置的硬件结构原理框图。

图2是智能数据采集装置的软件原理框图。

图3是智能数据采集装置的软件流程示意图。

图4是智能数据采集装置的电路原理图。

图5是两个本发明的智能数据采集装置(OTG设备)之间的连接示意图；

图6是本发明的智能数据采集装置(OTG设备)与个人计算机(PC)之间的连接示意图；

图7是本发明的智能数据采集装置(OTG设备)与USB设备之间的连接示意图。

具体实施方式

(一)基本思路

(1)用普通硬盘作为主存储装置的存储介质，用固化软件控制数据存取和实现接口通用功能的操作请求；

(2)对所述普通硬盘存储介质内部数据按FAT32标准格式进行存取；

(3)建立基于通用串行总线On-The-Go(USB OTG)的信息交换通道；

(4)按照USB OTG标准规定的规范方法在便携式数字终端设备与所述智能数据采集装置之间传送要交换的信息。

(5)按照USB规范在个人计算机(PC)与所述智能数据采集装置之间传送要交换的信息。

(6)通过标准的ATA接口与硬盘进行数据交换。

(7)用户通过用户操作界面进行功能选择操作。

(8)可以通过外部数据传输的方式更新、更换外设驱动程序。

(二)智能数据采集装置

如图1所示，本发明的智能数据采集装置，包括直流供电的充电/电源管理模块11和直流电源模块12、构成主存储器的ATA硬盘插座22和ATA硬盘21、存取控制电路、人机对话单元中的操作键盘51和LCD显示屏52和作为通讯单元的RS-232接口4，其中存取控制电路包括：通用串行总线On-The-Go(USB OTG)多功能控制器31、USB总线插座32和USB OTG Mini AB插座33；USB OTG多功能控制器31分别与操作键盘51、LCD显示屏52、RS-232通讯单元4和硬盘ATA插座22连接。

本发明装置501的USB OTG Mini AB总线插座33通过USB Mini-A插头35至Mini-B插头36电缆37与另外一台装置(OTG设备)502连接，如图5所示；本发明装置601通过USB Mini-B插头36至Standard-A插头38电缆37与具有USB接口603的数字设备包括电脑(PC)602连接，如图6所示；本发明装置701的USB OTG Mini AB总线插座33通过USB Mini-A插头35至Mini-B插头36的电缆37与另外一台普通USB设备(始终为被动设备)702的USB OTG Mini AB总线插座703连接，如图7所示。

按照本发明的智能数据采集装置中的软件结构如图2所示，包括应用程序201、支持应用应用程序201的主机类驱动程序202和设备类驱动程序203、以及嵌入式操作系统204，它们包括在外存储装置和固化软件205中，具体是由在通用串行总线On-The-Go(USB OTG)多功能控制器中的固化软件驱动。其中，采用的通用串行总线On-The-Go(USB OTG)是近年来出现的一种新的技术，它可在没有主机的情况下，实现设备间的数据传送。主要应用于各种不同的终端设备或移动设备间的联接，进行数据交换。特别是数字照相机、数字摄像机、个人数字助理(PDA)、移动电话等消费类设备。

(三)智能数据采集过程示例

(1)建立基于通用串行总线On-The-Go(USB OTG)的信息交换通道；

(2)按照USB OTG的规范在基于通用串行总线USB和/或USB OTG的数字终端设备与所述智能数据采集装置之间传送要交换的信息。在本发明智能数据采集装置与基于通用串行总线USB/或USB OTG的数字设备连接并进行数据交换时，提供主控USB操作，代替通常的电脑(PC)控制操作。

(3)按照USB的规范在个人计算机(PC)与所述智能数据采集装置之间传送要交换的信息。在本发明智能数据采集装置与电脑(PC)连接进行数据交换时，变为受控USB外设，作为终端设备响应主机发出的指令进行工作。

(4)用硬盘作为智能数据采集装置的主存储器，用固化软件通过嵌入式驱动程序控制数据存取，对所述活动硬盘存储介质内部数据按FAT32标准格式进行存储。

(5)实现接口通用功能的操作请求。

(6)可以通过外部数据传输的方式更新、更换驱动程序，以支持与更多的USB数字设备进行数据交换。

(7)在本发明的智能数据采集装置与基于通用串行总线USB OTG的数字设备连接并进行数据交换时，可选择使自己处于受控被动地位，作为终端设备响应主控设备发出的指令进行工作；也可以选择使自己处于主控地位，控制所连接的设备按照所述智能数据采集装置所发出的指令进行工作。并且，工作中间可以改变自己的角色，使自己处于被动地位或者使自己处于主动地位。

(8)采用了省电设计，在所述智能数据采集装置不需要工作时，让其处于“休眠”状态，只消耗微量电能，需要工作时，将其“唤醒”，进入正常工作状态，开始工作。

(四)支持远程数据传输

在智能数据采集装置设有串行口，通过该串行口通讯单元，可将主存储器的数据与远端的设备进行数据交换，从而将克服USB和USB OTG接口通信距离比较短的缺点。

(五)智能数据采集装置示例

逻辑结构如图1所示的智能数据采集装置是按照USB OTG标准规定的两用设备。根据需要即可以作为主动设备，也可以作为被动设备。USB OTG多功能控制器31提供一个可支持的外设式OTG目标设备列表，如USB打印机、数字照相机等，列表中包括设备的类型和制造商等信息，并且根据所述设备列表，提供相应所支持的主机类驱动程序。USB OTG Mini AB插座33是一个专用Mini-AB插座，专门用于两用设备。两个设备之间的连接电缆提供两种插头：Mini-A和Mini-B，Mini-A比Mini-B多一个ID脚，Mini-A的ID脚在连接Mini-AB插座时接地短路，从而使所述装置默认担当主动角色；而Mini-B在连接Mini-AB插座时，使所述装置默认担当被动角色，这样两用设备便可识别连接设备的类型以决定设备的默认角色。1、该装置支持以标准的ATA作为数据接口的硬盘进行数据交换。2、该装置具有一液晶显示屏和若干按键构成的用户操作单元，用户可通过此操作界面选择操作内容及查询相关的信息。3、智能数据采集装置，可以通过与外部进行数据交换的方式更新、更换外设的驱动程序。

图3给出了实现本发明方法的软件流程图。在框301中初始化，框302中根据接通方式(AB插座33接纳插头Mini B插头时，装置默认为被动方式工作；AB插座33接纳插头Mini A插头时，装置默认为主动方式工作)或用户通过输入按键输入工作方式，在框302中判断出是主机即主动工作方式，进入框309，在框310中，调用外设驱动程序并接受键盘数据，驱动LCD工作；在框311中，启动相应固件，在框312中，外设通过ATA接口与硬盘进行数据交换；在框302中判断是被动工作方式，进入框304，在框305中，启动相应固件；在框306中，主机通过ATA接口与硬盘进行数据交换，进入框307返回结果；在框307后进入框308，如果状态不是“关机”，则重新回到框302。

图4给出了本发明装置的电路原理图。其中，图4(a)示出了电源管理部分11、人机界面部分24、供电部分12和启动及扩展部分31；图4(b)示出了多功能控制器部分32、ATA接口插座23及USB OTG插座和USB插座部分33。

Claims (10)

1、一种智能数据采集方法，其特征在于，采用包括多功能控制器、与所述多功能控制器连接并作为其主存储器的外部存储器的智能数据采集装置，所述智能数据采集方法包括如下步骤：(1)建立基于通用串行总线On-The-Go(USB OTG)的信息交换通道；(2)按照USB OTG规范，在基于通用串行总线USB和/或USB OTG的一个数字终端设备与所述智能数据采集装置之间，以所述智能采集装置为主、所述数字终端设备为从方式进行信息交换；或者，(3)按照USB规范，在个人计算机(PC)与所述智能数据采集装置之间，以所述个人计算机为主、所述智能采集装置为从方式进行信息交换。

2、根据权利要求1所述智能数据交换方法，其特征在于，还包括一个内置于或外接所述微处理器的固化嵌入式操作系统(RTOS)及一个预置的或可重置的驱动程序控制数据存取，包括对所述外部存储器存储介质内部数据按FAT32标准格式进行存储。

3、根据权利要求1或2所述智能数据交换方法，其特征在于：以所述智能采集装置为主、所述数字终端设备为从方式进行信息交换，包括以下步骤：调用ATA接口驱动程序；调用USB外设驱动程序；  接受键盘命令并驱动显示模块；外设通过ATA接口与硬盘进行数据交换；以所述个人计算机为主、所述智能采集装置为从方式进行信息交换，包括以下步骤：启动相应固件；调用ATA接口驱动程序；与硬盘进行数据交换。

4、一种智能数据采集装置，其特征在于，包括存取控制单元(3)、分别与所述存取控制单元(3)连接的主存储单元(2)人机对话单元(5)，所述存取控制单元(3)包括通用串行总线On-The-Go(USB OTG)多功能控制器(31)以及与其连接的USB OTG Mini AB插座(32)，，所述人机对话单元(5)包括输入键盘(51)和显示单元(52)。

5、根据权利要求4所述智能数据采集装置，其特征在于，所述主存储单元(2)包括：与所述USB OTG多功能控制器(31)连接的硬盘ATA插座(22)，插接在所述ATA插座(22)上的ATA硬盘(21)。

6、根据权利要求4或5所述智能数据采集装置，其特征在于，还包括与所述USB OTG多功能控制器(31)连接的通讯单元(4)。

7、根据权利要求6所述智能数据采集装置，其特征在于，所述USB OTG Mini AB插座(32)通过USB Mini-A至Mini-B电缆与数字终端设备或另一台本装置连接，通过USB Mini-A至Standard-B电缆与具有USB接口的数字设备包括电脑(PC)连接。

8、根据权利要求6所述智能数据采集装置，其特征在于：还包括给所述主存储单元(2)、存取控制单元(3)、通讯单元(4)和人机对话单元(5)供电的电源单元(1)。

9、根据权利要求6所述智能数据采集装置，其特征在于：还包括控制程序和基本驱动程序以固化形式包含在所述通用串行总线On-The-Go(USB OTG)多功能控制器(31)中。

10、根据权利要求6所述智能数据采集装置，其特征在于：所述USB OTG多功能控制器(31)提供一个可支持的外设式OTG目标设备列表，如USB打印机、数字照相机等，列表中包括设备的类型和制造商等信息，并且根据所述设备列表，提供相应所支持的主机类驱动程序，支持以标准的ATA作为数据接口的硬盘进行数据交换，所述驱动程序可通过与外部进行数据交换的方式进行更新。

Images