CN213122970U - 一种支持内嵌式usb通讯的数据采集处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，包括：数据模块卡、主控电路板和CPU板，所述数据模块卡包括第一连接端口和I/O电路，所述I/O电路用于连接外部传感器和执行器，所述第一连接端口用于与所述主控电路板信号连接，主控电路板用于连接所述数据模块卡和CPU板，所述CPU板通过第二连接端口与所述主控电路板电性连接；所述主控电路板包括数据采集处理电路和标准通讯电路。本实用新型实现了数据模块卡与CPU通过USB通讯，可实现串口通讯、CAN通讯、LIN通讯、硬盘、U盘、SD存储、网口和蓝牙等功能；同时无需外部接线，可封装在机箱内部，保证内嵌式结构的稳定可靠。

Description

一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统

技术领域

本实用新型属于数据采集处理领域，尤其涉及一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统。

背景技术

在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的，数据采集是指对设备被测的模拟或数字信号，自动采集并送到CPU中进行分析、处理。数据采集处理的模块卡是计算机与外部物理世界连接的桥梁。现有的数据模块卡往往是通过FPGA板与PC端连接，FPGA板与PC端通常通过PCIe总线或USB总线连接。模块卡可根据需要连接不同组合、不同种类参数的传感器，但是在通讯方面存在局限性，尤其是在需要多个USB接口或网口等通讯接口时。此时往往通过两种方法实现通讯，一种是借助FPGA板实现串口、CAN通讯、LIN通讯等功能，另一种方法是借助PC端的USB实现。

但是，第一种方法的研发成本高，通讯协议开发不便，并且会耗费FPGA板的内部资源。另一种方法虽然简洁方便，但是需要在PC端的USB上外接额外线路，降低了整个系统的稳定性，尤其在震动、潮湿场合下不满足工业上对可靠的需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，无需外部接线，模块卡可内嵌进工业扩展机箱与FPGA板连接，同时简化了成本，可实现串口通讯、CAN通讯、LIN通讯、硬盘、U盘、SD存储、网口和蓝牙等功能。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，包括：数据模块卡、主控电路板和CPU板，所述数据模块卡包括第一连接端口和I/O电路，所述I/O电路用于连接外部传感器和执行器，所述第一连接端口用于与所述主控电路板信号连接，主控电路板用于连接所述数据模块卡和CPU板，所述CPU板通过第二连接端口与所述主控电路板电性连接；所述主控电路板包括数据采集处理电路和标准通讯电路，所述第二连接端口的第一部分引脚通过所述数据采集处理电路连接所述数据模块卡，所述第二连接端口的第二部分引脚通过所述标准通讯电路连接所述数据模块卡。

优选地，第二连接端口的第一部分引脚通过PCIe标准连接所述数据采集处理电路，第二连接端口的第二部分引脚通过USB协议连接所述标准通讯电路。

优选地，所述数据采集处理电路为FPGA电路，所述FPGA电路与所述标准通讯电路封装在所述主控电路板上。

更优选地，所述标准通讯电路包括USB集线器，所述第二连接端口的第二部分引脚通过述USB集线器连接所述数据模块卡的第一连接端口。

本优化方案所带来的优化效果是通过在主控电路板上焊接USB集线器，在保证内嵌式结构下实现USB接口的一转多，扩展性更强。

更优选地，所述第一连接端口的第一部分引脚连接所述FPGA电路，所述第一连接端口的第二部分引脚连接所述标准通讯电路。

更优选地，所述第一连接端口为DB15端子，包括供电引脚、接地引脚、11 路用于连接所述FPGA电路的第一部分引脚和2路用于连接所述标准通讯电路的第二部分引脚。

更优选地，所述第一连接端口的第一部分引脚和第二部分引脚可单独接通使用或同时接通使用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统实现了数据模块卡通过主控电路板与CPU板实现USB通讯，系统结构稳定，且扩展性强，可实现串口通讯、CAN通讯、LIN通讯、硬盘、U盘、SD存储、网口和蓝牙等功能。

2、本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统避免了直接在CPU板上直接接线的尴尬，通过数据模块采集卡通讯，无需外部接线，可封装在机箱内部，保证内嵌式结构的稳定可靠，更加适用于环境恶劣如多尘、易震动的工业场合。

3、本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统的数据模块卡兼备I/O控制外部传感器和执行器和实现标准通讯的功能，同时也可实现 I/O控制标准通讯的通断，灵活多变，对使用者友好。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统结构示意图。

图2是本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统接线原理图。

图3是本实用新型所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据模块卡的第一连接端口示意图。

其中，1、数据模块卡；2、主控电路板，21、FPGA电路，22、标准通讯电路； 3、CPU板。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型不仅仅局限于下面的实施例。

实施例

如图1所示，一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，包括：数据模块卡1、主控电路板2和CPU板3，数据模块卡1包括第一连接端口和I/O电路， I/O电路用于连接外部传感器和执行器，第一连接端口用于与主控电路板2信号连接，主控电路板2用于连接数据模块卡1和CPU板3，CPU板3通过第二连接端口与主控电路板2电性连接。主控电路板2包括数据采集处理电路和标准通讯电路22，第二连接端口的第一部分引脚通过数据采集处理电路连接数据模块卡1，第二连接端口的第二部分引脚通过标准通讯电路连接数据模块卡1。现具体说明如下：

第二连接端口的第一部分引脚通过PCIe标准连接数据采集处理电路，第二连接端口的第二部分引脚通过USB协议连接标准通讯电路22，实现了通过内嵌式数据模块卡1转USB接口的目的。本实施例中选用了数据模块卡1转USB接口，也可以通过现有的其他通讯协议实现数据模块卡1转网口等其他通讯方式，扩展性能强大，可实现串口通讯、CAN通讯、LIN通讯、硬盘、U盘、SD存储、网口和蓝牙等功能。

数据采集处理电路为FPGA电路21，FPGA电路21与标准通讯电路22封装在主控电路板2上。在封装整个系统时，FPGA电路21与标准通讯电路22都在机箱内部的主控电路板2上，结构更加稳定。

标准通讯电路22包括USB集线器，第二连接端口的第二部分引脚通过述USB 集线器连接数据模块卡1的第一连接端口。USB集线器可以将一个USB接口扩展为多个。

第一连接端口的第一部分引脚连接FPGA电路21，第一连接端口的第二部分引脚连接标准通讯电路22。

本实施例中，以可连接8个数据模块卡11的数据采集处理系统为例，USB 集线器采用一分八式。其中，第一连接端口采用DB15端子，包括供电引脚、接地引脚、11路用于连接FPGA电路21的第一部分引脚和2路用于连接标准通讯电路22的第二部分引脚，即图中引脚P1-P11用于和FPGA电路21连接，引脚 P12-P13用于和标准通讯电路22连接,VCC为供电引脚，接5V电压，GND为接地引脚，其中供电引脚和接地引脚是共用的。

第一连接端口的第一部分引脚和第二部分引脚可单独接通使用或同时接通使用。即数据采集处理系统在使用时，可仅接通第一连接端口的第一部分引脚，数据模块卡1用于数据采集与FPGA电路21连接；也可仅接通第一连接端口的第二部分引脚，数据模块卡1用于扩展作为USB接口使用。

或者，第一连接端口的第一部分引脚和第二部分引脚均连通，数据模块卡1 可同时用于数据采集和扩展作为USB接口。此时，第一连接端口的第一部分引脚可通过I/O控制第一连接端口的第二部分引脚的通断。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，包括：数据模块卡、主控电路板和CPU板，所述数据模块卡包括第一连接端口和I/O电路，所述I/O电路用于连接外部传感器和执行器，所述第一连接端口用于与所述主控电路板信号连接，主控电路板用于连接所述数据模块卡和CPU板，所述CPU板通过第二连接端口与所述主控电路板电性连接；所述主控电路板包括数据采集处理电路和标准通讯电路，所述第二连接端口的第一部分引脚通过所述数据采集处理电路连接所述数据模块卡，所述第二连接端口的第二部分引脚通过所述标准通讯电路连接所述数据模块卡。

2.根据权利要求1所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，第二连接端口的第一部分引脚通过PCIe标准连接所述数据采集处理电路，第二连接端口的第二部分引脚通过USB协议连接所述标准通讯电路。

3.根据权利要求1所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，所述数据采集处理电路为FPGA电路，所述FPGA电路与所述标准通讯电路封装在所述主控电路板上。

4.根据权利要求3所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，所述标准通讯电路包括USB集线器，所述第二连接端口的第二部分引脚通过述USB集线器连接所述数据模块卡的第一连接端口。

5.根据权利要求4所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，所述第一连接端口的第一部分引脚连接所述FPGA电路，所述第一连接端口的第二部分引脚连接所述标准通讯电路。

6.根据权利要求5所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，所述第一连接端口为DB15端子，包括供电引脚、接地引脚、11路用于连接所述FPGA电路的第一部分引脚和2路用于连接所述标准通讯电路的第二部分引脚。

7.根据权利要求5所述的一种支持内嵌式USB通讯的数据采集处理系统，其特征在于，所述第一连接端口的第一部分引脚和第二部分引脚可单独接通使用或同时接通使用。

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