一种基于USB通信的数字示波器模块化功能拓展系统的制作方法

本实用新型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。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型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。

本实用新型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，并配套有对应的功能电路模块，所述功能电路模块设有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，每一类型外接装置设有具有单一识别码的识别模块。

所述外接装置包括数字万用表模块与逻辑分析模块。

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。

所述外接装置内置有可充电电池，该可充电电池与USB设备端接口连接，所述数字示波器USB接口提供的500mA电源与外接设备的USB设备端接口连接。

本实用新型的有益效果为：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。

上述是实用新型技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型整体功能拓展的流程图；

图3为本实用新型外接装置功能拓展的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型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，对本实用新型的具体实施方式详细说明。

请参照图1～图3，本实用新型实施例提供一种模块化功能拓展系统，其包括数字示波器1与外接装置2，其中，所述数字示波器1内集成有Linux操作系统，且该数字示波器1上设有一操作界面与一USB接口11；所述外接装置2配套有与USB接口11相匹配的USB设备端接口21，并配套有对应的功能电路模块22，所述功能电路模块22设有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，一类型外接装置设有具有单一识别码的识别模块23。

在本实施例中，所述外接装置包括数字万用表模块24与逻辑分析模块25。

所述外接装置内置有可充电电池，该可充电电池与USB设备端接口连接，采用USB接口提供的500mA电源与外接设备的USB设备端接口连接，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。

本实用新型实施例还提供一种基于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。

本实用新型的重点主要在于，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，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故采用与本实用新型上述实施例相同或近似的技术特征，均在本实用新型的保护范围之内。