一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统的制作方法

文档序号:15170436发布日期:2018-08-14 17:54阅读:289来源:国知局

本实用新型涉及一种测试系统,特别是一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统。



背景技术:

随着科技的发展,人们对数据传输的速率的需求大大提高,传统的传输方式已经逐渐不能满足生产生活的需求。在工业生产中,随着大数据时代的来临,提高数据的传输速率的需求尤为迫切。

此种系统可以运用于处理测试结果的收集,用户指令从上位机向下位机的传输控制,下位机读取上位机的数据。在通信系统中需要传输大数据以及关键指令时传输的速度以及数据传输的安全性、准确性就变得尤为重要。

目前,工业中采用的传输方式主要采用485、232、网口、CAN总线、USB等通信方式。485、232的传输速率仅为1Mbps,网络的传输速率虽然可以做到千兆,然而这需要相应的传输线缆(例如光纤),和中转或路由设备满足这样的传输速率,而这些设备的成本有些高昂。USB这种传输方式既廉价又可以实现高速传输,usb2.0的传输速率最高可到40M/s,而目前逐渐占据市场的usb3.0可达500M/s,而成本也仅仅只要几十元左右。USB采用差分的方式也使得通信更为安全可靠。USB接口还支持设备的即插即用和热插拔功能,USB接口还具有可扩展性,使用集线器便可以多扩展出几个端口,这就使得USB通信尤为突出。USB在各种需要使用到通信的场合中对于大数据传输、安全性以及方便性使得USB的使用尤为广泛。因此需要设计一种使用USB接口的数据传输测试系统。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统,提高测试传输速率。

为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:

一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统,其特征在于:包含STM32F407VGT6芯片、电源电路、USB3300电路和模拟开关驱动电路,电源电路与STM32F407VGT6芯片连接用于系统供电,USB3300电路通过USB接口与上位机连接,USB3300电路还与STM32F407VGT6芯片连接用于STM32F407VGT6芯片与上位机的数据传输,模拟开关驱动电路通过I/O接口与测试点连接,模拟开关驱动电路还与STM32F407VGT6芯片连接用于对不同的测试点进行测试。

进一步地,所述STM32F407VGT6芯片U1的6脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的10、11、19、20、21、22脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的12脚晶振管Y1一端、电容C4一端,STM32F407VGT6芯片U1的13脚晶振管Y1另一端、电容C7一端,电容C4另一端和电容C7另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的14脚连接电阻R4一端、电容C8一端,电容C8另一端接地,电阻R4另一端连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的27脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的28、50脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的49脚连接电容C13一端,电容C13另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的70脚连接电阻R3一端,STM32F407VGT6芯片U1的71脚连接电阻R2一端,电阻R3另一端和电阻R2另一端连接USB接口,STM32F407VGT6芯片U1的73脚连接电容C3一端,电容C3另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的74脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的75脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的94脚连接电阻R1一端,电阻R1另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的99脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的100脚连接3.3V电源。

进一步地,所述USB3300电路包含USB3300芯片U2,USB3300芯片U2的0、1、2脚接地,USB3300芯片U2的4脚连接保险管F1一端并且连接5V电源,保险管F1另一端连接电容C14、C15一端和USB接口J2的1脚,电容C14、C15另一端接地,USB3300芯片U2的7、8脚连接USB接口J2的3、2脚,USB接口J2的4、0脚接地,USB3300芯片U2的9脚连接电容C30一端、电阻R10一端,电容C30另一端连接3.3V电源,电阻R10另一端接地,USB3300芯片U2的10脚连接电阻R12一端,电阻R12另一端接地,USB3300芯片U2的15脚连接电容C31一端,电容C31另一端接地,USB3300芯片U2的16、25、30、31脚连接3.3V电源,USB3300芯片U2的26脚连接电容C12一端,电容C12另一端接地,USB3300芯片U2的27脚连接电阻R5一端、晶振管Y2一端、电容C10一端,USB3300芯片U2的28脚连接电阻R5另一端、晶振管Y2另一端、电容C9一端,电容C9、C10另一端接地,USB3300芯片U2的29脚连接电容C11一端,电容C11另一端接地,USB3300芯片U2的32脚连接电阻R9一端,电阻R9另一端接地。

进一步地,所述电源电路包含线性稳压器AMS1117-3.3芯片U3,芯片U3的1脚接地,芯片U3的2脚连接电容C34一端、电容C32一端并连接3.3V电源,芯片U3的3脚连接电容C33一端、电容C35一端并连接5V电源,电容C34另一端、电容C32另一端、电容C33另一端和电容C35另一端接地。

进一步地,所述模拟开关驱动电路包含模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7,接口P21的1-64脚分别连接模拟开关AD75019芯片U4的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U5的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U6的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U7的31-38脚以及13-7脚,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的15-30脚连接接口P22和P23的3-18脚,接口P22的1脚连接保险管F21一端,接口P22的2脚连接保险管F22一端,保险管F21另一端连接+12V电源,保险管F22另一端连接+5V电源,接口P23的1脚连接+12V电源,接口P23的2脚连接+5V电源,接口P22的23脚连接保险管F23一端,保险管F23另一端连接-12V电源,接口P23的23脚连接-12V电源,接口P22和P23的19、20脚分别连接RP1的5、3脚,RP1的2、4、6、8脚连接+5V电源,接口P22的22脚连接RP1的1脚,接口P22和P23的24脚接地,电阻R21一端连接+12V电源,电阻R21另一端连接发光二极管D1阳极,发光二极管D1阴极接地,电阻R22一端连接+5V电源,电阻R22另一端连接发光二极管D2阳极,发光二极管D2阴极接地,电阻R23一端接地,电阻R23另一端连接发光二极管D3阳极,发光二极管D3阴极连接-12V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的4脚连接-12V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的1、2脚分别连接RP1的5、3脚,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的43脚接地,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的42脚连接+5V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的41脚连接+12V电源,模拟开关AD75019芯片U4的44脚连接模拟开关AD75019芯片U5的3脚,接模拟开关AD75019芯片U5的44脚连接模拟开关AD75019芯片U6的3脚,接模拟开关AD75019芯片U6的44脚连接模拟开关AD75019芯片U7的3脚,模拟开关AD75019芯片U7的44脚连接接口P23的22脚。

进一步地,SN74LV16TDGGR芯片U8的1脚连接STM32F407VGT6芯片U1的34脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的2、3脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的61、62脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的4、10、15、21脚接地,电容C1一端连接电源3.3V,SN74LV16TDGGR芯片U8的7、18脚连接电源3.3V和电容C5一端,电容C5另一端接地,SN74LV16TDGGR芯片U8的5、6脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的81、82脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的8、9脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的38、39脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的11、12、13、14脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的40、41、42、43脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的16、17脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的44、45脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的19、20脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的46、55脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的22、23、24脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的56、57、34脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的48、25脚连接STM32F407VGT6芯片U1的88脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的47、46、44、43、41、40、38、37、36、35、33、32、30、29、27、26脚分别连接接口J1的2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的42、31脚和电容C2、C6一端连接5V电源,电容C2、C6另一端和SN74LV16TDGGR芯片U8的45、39、34、28脚接地,接口J1的34、36、38、40脚接地,接口J1的33、35脚连接电源3.3V,接口J1的37、39脚连接电源5V。

本实用新型与现有技术相比,具有以下优点和效果:

1、降低了设计成本;

2、提高的传输速率,经测试,本设计测传输速率可达40M/s

3、测试点位可无限扩展,通用型强;

4、精简资源,提高效率,一定程度上避免了资源的浪费。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统的模块图。

图2是本实用新型的STM32F407VGT6芯片电路图。

图3是本实用新型的USB3300电路的电路图。

图4是本实用新型的电源电路的电路图。

图5是本实用新型的模拟开关驱动电路的电路图a。

图6是本实用新型的模拟开关驱动电路的电路图b。

图7是本实用新型的视频接口电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明,以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

如图所示,本实用新型的一种基于单片机的通用型数据高速传输测试系统,包含STM32F407VGT6芯片、电源电路、USB3300电路和模拟开关驱动电路,电源电路与STM32F407VGT6芯片连接用于系统供电,USB3300电路通过USB接口与上位机连接,USB3300电路还与STM32F407VGT6芯片连接用于STM32F407VGT6芯片与上位机的数据传输,模拟开关驱动电路通过I/O接口与测试点连接,模拟开关驱动电路还与STM32F407VGT6芯片连接用于对不同的测试点进行测试。

STM32F407VGT6芯片U1的6脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的10、11、19、20、21、22脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的12脚晶振管Y1一端、电容C4一端,STM32F407VGT6芯片U1的13脚晶振管Y1另一端、电容C7一端,电容C4另一端和电容C7另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的14脚连接电阻R4一端、电容C8一端,电容C8另一端接地,电阻R4另一端连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的27脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的28、50脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的49脚连接电容C13一端,电容C13另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的70脚连接电阻R3一端,STM32F407VGT6芯片U1的71脚连接电阻R2一端,电阻R3另一端和电阻R2另一端连接USB接口,STM32F407VGT6芯片U1的73脚连接电容C3一端,电容C3另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的74脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的75脚连接3.3V电源,STM32F407VGT6芯片U1的94脚连接电阻R1一端,电阻R1另一端接地,STM32F407VGT6芯片U1的99脚接地,STM32F407VGT6芯片U1的100脚连接3.3V电源。

USB3300电路包含USB3300芯片U2,USB3300芯片U2的0、1、2脚接地,USB3300芯片U2的4脚连接保险管F1一端并且连接5V电源,保险管F1另一端连接电容C14、C15一端和USB接口J2的1脚,电容C14、C15另一端接地,USB3300芯片U2的7、8脚连接USB接口J2的3、2脚,USB接口J2的4、0脚接地,USB3300芯片U2的9脚连接电容C30一端、电阻R10一端,电容C30另一端连接3.3V电源,电阻R10另一端接地,USB3300芯片U2的10脚连接电阻R12一端,电阻R12另一端接地,USB3300芯片U2的15脚连接电容C31一端,电容C31另一端接地,USB3300芯片U2的16、25、30、31脚连接3.3V电源,USB3300芯片U2的26脚连接电容C12一端,电容C12另一端接地,USB3300芯片U2的27脚连接电阻R5一端、晶振管Y2一端、电容C10一端,USB3300芯片U2的28脚连接电阻R5另一端、晶振管Y2另一端、电容C9一端,电容C9、C10另一端接地,USB3300芯片U2的29脚连接电容C11一端,电容C11另一端接地,USB3300芯片U2的32脚连接电阻R9一端,电阻R9另一端接地。USB通信电路采用USB3300芯片为核心,该芯片与STM32F407VGT6芯片相连接,配合USBCLK、USBSTP、USBDIR和USBNXT可以配置USB3300中相应的寄存器,完成对USB3300的初始化,以及接收和发送数据完成数据的传输。USB3300的DP和DM引脚和USB接口相连接完成数据的传输。

电源电路包含线性稳压器AMS1117-3.3芯片U3,芯片U3的1脚接地,芯片U3的2脚连接电容C34一端、电容C32一端并连接3.3V电源,芯片U3的3脚连接电容C33一端、电容C35一端并连接5V电源,电容C34另一端、电容C32另一端、电容C33另一端和电容C35另一端接地。由于单片机需要3.3V电源,且对电源的稳定性要求较高,因此,本设计采用LDO(线性稳压器)-AMS1117-3.3,所有的LDO通过对输出电压采样,然后反馈到调节电路去调节输出级调整管的阻抗,当输出电压偏低时,就调节输出级的阻抗变小从而减小调整管的压降,当输出电压偏高时,就调节输出级的阻抗变大从而增大调整管的压降,这样就维持了输出电压的稳定。图中C32和C34都是输出滤波电容,作用是减小输出电压汶波并抑制ASM1117的自激振荡,C34是高频滤波电容,C32是低频滤波电容。

模拟开关驱动电路包含模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7,接口P21的1-64脚分别连接模拟开关AD75019芯片U4的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U5的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U6的31-38脚以及13-7脚、模拟开关AD75019芯片U7的31-38脚以及13-7脚,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的15-30脚连接接口P22和P23的3-18脚,接口P22的1脚连接保险管F21一端,接口P22的2脚连接保险管F22一端,保险管F21另一端连接+12V电源,保险管F22另一端连接+5V电源,接口P23的1脚连接+12V电源,接口P23的2脚连接+5V电源,接口P22的23脚连接保险管F23一端,保险管F23另一端连接-12V电源,接口P23的23脚连接-12V电源,接口P22和P23的19、20脚分别连接RP1的5、3脚,RP1的2、4、6、8脚连接+5V电源,接口P22的22脚连接RP1的1脚,接口P22和P23的24脚接地,电阻R21一端连接+12V电源,电阻R21另一端连接发光二极管D1阳极,发光二极管D1阴极接地,电阻R22一端连接+5V电源,电阻R22另一端连接发光二极管D2阳极,发光二极管D2阴极接地,电阻R23一端接地,电阻R23另一端连接发光二极管D3阳极,发光二极管D3阴极连接-12V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的4脚连接-12V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的1、2脚分别连接RP1的5、3脚,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的43脚接地,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的42脚连接+5V电源,模拟开关AD75019芯片U4、U5、U6、U7的41脚连接+12V电源,模拟开关AD75019芯片U4的44脚连接模拟开关AD75019芯片U5的3脚,接模拟开关AD75019芯片U5的44脚连接模拟开关AD75019芯片U6的3脚,接模拟开关AD75019芯片U6的44脚连接模拟开关AD75019芯片U7的3脚,模拟开关AD75019芯片U7的44脚连接接口P23的22脚。通道切换板上模拟开关AD75019的输入引脚连接该板上64个输入点位,AD75019AD75019在16×16阵列中包含256个模拟开关。任何X或Y引脚都可以用作输入或输出。任何或所有的X终端都可以编程连接到任何或者所有的Y终端。 交换机可以容纳信号幅度高达电源轨,并具有典型的导通电阻150Ω,对于测量小阻值以及测试点较多的产品具有非常大的优势,通过AD75019的SIN串行输入端以及SCLK时钟信号,可以配置X端与Y端引脚的任意连接,从而可以实现将板上64个点位上的任一信号传至ARM主板。由于AD75019具有级联的功能,因此将SCLK,PCLK,DATAOUT口连接下一块通道切换板的输入端的SCLK,PCLK,DATA_IN口,可实现AD75019的级联,并且通过这种方式可以实现任意块通道切换板的级联,理论上可以扩展任意测试点位。

SN74LV16TDGGR芯片U8的1脚连接STM32F407VGT6芯片U1的34脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的2、3脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的61、62脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的4、10、15、21脚接地,电容C1一端连接电源3.3V,SN74LV16TDGGR芯片U8的7、18脚连接电源3.3V和电容C5一端,电容C5另一端接地,SN74LV16TDGGR芯片U8的5、6脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的81、82脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的8、9脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的38、39脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的11、12、13、14脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的40、41、42、43脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的16、17脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的44、45脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的19、20脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的46、55脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的22、23、24脚分别连接STM32F407VGT6芯片U1的56、57、34脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的48、25脚连接STM32F407VGT6芯片U1的88脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的47、46、44、43、41、40、38、37、36、35、33、32、30、29、27、26脚分别连接接口J1的2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32脚,SN74LV16TDGGR芯片U8的42、31脚和电容C2、C6一端连接5V电源,电容C2、C6另一端和SN74LV16TDGGR芯片U8的45、39、34、28脚接地,接口J1的34、36、38、40脚接地,接口J1的33、35脚连接电源3.3V,接口J1的37、39脚连接电源5V。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本实用新型的保护范围。

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