一种通过USB接口与测量设备交互方法与流程

本发明涉及水文设备中通信信息传输，尤其是指一种通过usb接口与测量设备交互方法。

背景技术：

1、在水文测绘行业中，目前市面上的水文测量设备诸如声速剖面仪、潮位仪、温盐深仪等，可分为直读式和自容式两种。

2、直读式设备将测量数据通过通信线缆实时上传到上位机，用户可通过配套的上位机软件直观地感受到测量环境的变化。受限于信号质量和线缆质量，直读式设备多适用于浅水测量。

3、自容式设备在入水工作前通常需要提前设置测量规则，工作时按照设定的规则将测量数据存储到内部存储器中，工作结束后再通过通信线缆连接上位机读取存储的数据。优点是便于携带、安装和投放。

4、无论是直读式还是自容式的设备，都需要一个接口与上位机来进行通信。在实际应用中，各厂家设备的接口及接口定义不尽相同，导致通信电缆的通用性很差。一旦丢失了专用线缆就会导致设备无法工作，而电缆混用可能导致设备烧毁等更严重的后果。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的一种通过usb接口与测量设备交互方法，所述交互方法的硬件基础基于单usb端口通信并且同时支持自容式和直读式设备电路设计，包括如下步骤：

2、步骤s1：设备电路上电后检查flash内是否有配置文件；

3、步骤s2：如果没有配置文件则向flash写入默认配置，其中设备的工作模式默认为直读模式；若存在配置文件则读取配置文件，确定工作模式和工作参数；

4、步骤s3：通过工作模式来设置控制信号‘usbsw’的高低电平；

5、步骤s4：当需要切换工作模式时，若当前设备处于直读模式，则通过串口向设备发送切换指令；若当前设备处于自容模式，则将配置文件中控制模式的参数设置为直读模式；

6、步骤s5：测量设备继续正常工作。

7、在本发明的一个实施例中，由于控制信号‘usbsw’的作用，接入fsusb42mux的两路usb信号同时只有一路导通并连接到usb物理接口。

8、在本发明的一个实施例中，当设备工作模式设置为直读模式时，设备对上位机显示为一个串口；当设备设置为自容模式时，设备对上位机显示为一个32mb大小的u盘，即自容式设备挂载fatfs文件系统，方便对测量文件的管理；同时工作模式的切换需要重启设备生效。

9、在本发明的一个实施例中，同时测量设备交互方法中软件部分基于stm32cubemx和hal库开发，stm32cubemx是st推出的一款图形化配置软件。用户通过图形化的方式配置mcu的各个外设并生成相应代码(基于hal库)，后续开发只需要在cubemx生成的代码框架中添加业务代码即可。省去了对外设的配置步骤，并且生成的代码准确性高，结构性好，大大缩短了开发周期；且stm32cubemx提供了中间件的配置功能，配置完成后可自动生成相关代码，大大减轻了移植中间件的工作量。

10、在本发明的一个实施例中，在middleware(中间件)一栏中勾选“usb_device”，将“class for fs ip”设置为“mass storage class”(大容量存储类设备)。“usbd_max_str_desc_siz”和“msc_media_packet”设置为存储器的最小擦除单元大小，此处为4096字节。其他设置保持默认值。

11、在本发明的一个实施例中，在middleware(中间件)一栏中勾选“fatfs”，勾选“user-defined”。设置“code_page”为“simple chinese gbk”(简体中文)，“use_lfn”选择“enabledwith dynamic workingbuffer onthe stack”。“max_ss”和“min_ss”设置为存储器的最小擦除单元大小，此处为4096字节。其他设置保持默认值。

12、在本发明的一个实施例中，在stm32cubemx中设置完成后点击生成代码并在生成的代码框架中根据需要添加驱动代码，还包括有usb设备相关代码，fatfs相关代码。

13、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的测量设备交互方法，采用usb2.0协议的接口，采用协议规定了线序和芯线颜色，各厂家生产的usb线都遵循这一标准，能够相互兼容且易于获得。usb2.0理论通信速率能达到480mbps，足够满足上位机与测量设备间通信。5v的接口电压也能够对设备内部电池充电，能够节省配备充电器的成本。

技术特征：

1.一种通过usb接口与测量设备交互方法，所述交互方法的硬件基础基于单usb端口通信并且同时支持自容式和直读式设备电路设计，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的测量设备交互方法，其特征在于：由于控制信号‘usbsw’的作用，接入fsusb42mux的两路usb信号同时只有一路导通并连接到usb物理接口。

3.根据权利要求1所述的测量设备交互方法，其特征在于：当设备工作模式设置为直读模式时，设备对上位机显示为一个串口；当设备设置为自容模式时，设备对上位机显示为一个32mb大小的u盘，即自容式设备挂载fatfs文件系统；同时工作模式的切换需要重启设备生效。

4.根据权利要求1所述的测量设备交互方法，其特征在于：同时测量设备交互方法中软件部分基于stm32 cubemx和hal库开发，且stm32 cubemx提供了中间件的配置功能。

5.根据权利要求4所述的测量设备交互方法，其特征在于：针对usb设备相关设置，需在中间件搭建，即在middleware一栏中勾选“usb_device”，将“class forfs ip”设置为“massstorage class”。

6.根据权利要求4所述的测量设备交互方法，其特征在于：针对fatfs系统相关设置，需在中间件搭建，即在middleware一栏中勾选“fatfs”，勾选“user-defined”；设置“code_page”为“simple chinese gbk”，“use_lfn”选择“enabledwith dynamic workingbufferon the stack”。

7.根据权利要求4所述的测量设备交互方法，其特征在于：在stm32 cubemx中设置完成后点击生成代码并在生成的代码框架中根据需要添加驱动代码，还包括有usb设备相关代码，fatfs相关代码。

技术总结
本发明涉及一种通过USB接口与测量设备交互方法，包括如下步骤：设备电路上电后检查flash内是否有配置文件；如果没有配置文件则向flash写入默认配置，其中设备的工作模式默认为直读模式；若存在配置文件则读取配置文件，确定工作模式和工作参数；通过工作模式来设置控制信号‘USBSW’的高低电平；当需要切换工作模式时，驱动串口向设备发送切换指令；或将配置文件中控制模式的参数修改；测量设备继续正常工作。本发明的交互方法可应用于声速剖面仪、潮位仪、温盐深仪等一类兼备自容式和直读式的测量设备，能够仅通过一个USB接口实现两种工作模式下与上位机的通信。

技术研发人员：张运佳
受保护的技术使用者：无锡市海鹰加科海洋技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29