專利名稱：一種光譜儀接口的轉(zhuǎn)換設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析儀器領(lǐng)域，具體地涉及一種光譜儀接口的轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
目前的光譜儀大多帶有RS232接口。這樣的光譜儀可以滿足一般的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用要求。但在某些特定場合就難于使用，例如，野外測量，需要將測量數(shù)據(jù)通過無線方式實(shí)時傳送到中心站，一般的接口就難于勝任。另外，當(dāng)光譜儀作為系統(tǒng)的一部分集成到一個大系統(tǒng)中時,例如空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，必須要符合整個系統(tǒng)的統(tǒng)一接口規(guī)范要求,這時,需要將光譜儀的RS232接口轉(zhuǎn)換為CAN2. OB接口，而目前市場上沒有CAN2. OB接口的光譜儀。這就需要對已有光譜儀的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。接口轉(zhuǎn)換不僅是接口電平、物理層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，還包括通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以把光譜儀中的光譜數(shù)據(jù)先讀到協(xié)議轉(zhuǎn)換器中來，將其存儲在在協(xié)議轉(zhuǎn)換器中的內(nèi)部存儲器里，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。再根據(jù)空間生物艙的通訊協(xié)議，將這些數(shù)據(jù)傳送到空間生物艙的總線上，由空間生物艙的總控制器接收，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，然后將處理結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為滿足空間實(shí)驗(yàn)對光譜儀的接口要求，提供一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換的設(shè)備及方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，該設(shè)備與光譜儀的RS232接口對接，用于對光譜儀的單一接口進(jìn)行擴(kuò)展，所述設(shè)備包含一接口轉(zhuǎn)換器，且該接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包含RS232接口，用于與光譜儀上的RS232接口對接，傳送光譜儀采集的光譜測量數(shù)據(jù)；接口轉(zhuǎn)換控制器，用于控制光譜儀中光譜測量數(shù)據(jù)的傳送并設(shè)定所述接口轉(zhuǎn)換器的其他相關(guān)接口或功能單元，并對光譜儀發(fā)送控制命令；CAN接口，用于將光譜儀采集到的光譜數(shù)據(jù)傳送到所有數(shù)據(jù)接收設(shè)備；和通用輸入輸出接口，用于與輸入輸出設(shè)備相連。上述技術(shù)方案中，所述接口轉(zhuǎn)換器采用ARM7作為核心控制器，該ARM7的資源包含兩個RS232接口，兩個CAN接口，通用輸出輸出接口、接口轉(zhuǎn)換控制器和兩個定時器。所述光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備還包含鍵盤，IXD的顯示屏幕，PC機(jī)；所述鍵盤和IXD的顯示屏幕均與所述ARM7的通用輸入輸出接口相連，且所述IXD的顯示屏幕用于在本地顯示光譜儀的光譜數(shù)據(jù)，所述鍵盤用于在本地控制光譜儀的操作，可控制光譜儀的電源開關(guān)、系統(tǒng)復(fù)位和光源切換；所述PC機(jī)與所述ARM7的一個RS232接口相連，用于調(diào)試ARM7中的程序。所述CPU用于對光譜儀發(fā)出控制命令，該控制命令包括初始化光譜儀、配置信息、采集光譜狀態(tài)信息和設(shè)定光源開關(guān)。所述初始化光譜儀包括初始化IO 口，設(shè)置光譜儀的集分時間長度和平均次數(shù)和設(shè)置其為單采集模式；所述配置信息包括每次采樣點(diǎn)的波長坐標(biāo)信息；所述采集光譜的狀態(tài)信息包含發(fā)送采集命令后可得到信息頭，信息尾，中間的黑暗點(diǎn)信息，平均次數(shù)和每個采集點(diǎn)的光譜信息；所述設(shè)定光源開關(guān)包含發(fā)送開關(guān)光源命令，可控制相應(yīng)的沙特門來開關(guān)相應(yīng)的氘、鹵燈的光源?；诠庾V儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，本發(fā)明在將上述光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備接入光譜儀和總控制器后還有針對性的提出一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換方法，該方法包含接入該光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備后控制光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)牟襟E且該方法基于一種光譜儀接口轉(zhuǎn) 換設(shè)備，該設(shè)備與光譜儀的RS232接口對接用于對光譜儀的單一接口進(jìn)行擴(kuò)展，所述設(shè)備包含一接口轉(zhuǎn)換器，且該接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包含RS232接口，用于與光譜儀上的RS232接口對接，傳送光譜儀采集的光譜測量數(shù)據(jù)；CPU，用于控制光譜儀中光譜測量數(shù)據(jù)的傳送并設(shè)定所述接口轉(zhuǎn)換器的其他相關(guān)接口或功能單元，并對光譜儀發(fā)送控制命令；CAN接口，用于將光譜儀采集到的光譜數(shù)據(jù)傳送到所有數(shù)據(jù)接收設(shè)備；和通用輸入輸出接口，用于與輸入輸出設(shè)備相連；且該接口轉(zhuǎn)換設(shè)備采用ARM7，該光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備還包含鍵盤、PC機(jī)、IXD顯示屏幕；所述的方法包含如下步驟I)初始化ARM7上的PLL，以完成對時鐘的配置；且該初始化步驟包含初始化IXD，以及通用輸入輸出口 ；初始化板上兩串口，一個串口用于調(diào)試輸出，另一個串口用于與光譜儀的數(shù)據(jù)通 目;開啟兩個定時器，一個定時器完成CAN的發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包，另一個定時完成AD的采樣；完成CAN總線的初始化；設(shè)定鍵盤中斷，CAN總線接收數(shù)據(jù)的中斷和兩個定時器的中斷；2)ARM7中的CPU判斷是否有采集數(shù)據(jù)的請求，等待用戶的請求2. a若沒有，轉(zhuǎn)至第5步；2. b若有，轉(zhuǎn)至第3步。3)ARM中的CPU設(shè)定光譜儀的參數(shù)，并將其采集到的黑光光譜數(shù)據(jù)和白光光譜數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中，判斷是否存入完畢；3. a若存入完畢，則轉(zhuǎn)至第4步；3. b若未存入完畢，則轉(zhuǎn)至第3. c步；3. c若存入過程中存在錯誤，轉(zhuǎn)至第2步。4) ARM中的CPU向LCD屏幕輸出相應(yīng)的采集到的光譜數(shù)據(jù)曲線，并同時以CAN總線的方式向PC機(jī)發(fā)送CAN的總線數(shù)據(jù)包，判斷是否發(fā)送完畢；4. a若發(fā)送完畢，則轉(zhuǎn)至第5步；4. b若未發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)至第4步。
5)對指示燈進(jìn)行操作，并輸出相關(guān)的調(diào)試信息，轉(zhuǎn)至第2步。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明提供的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換的設(shè)備及方法能滿足空間實(shí)驗(yàn)對光譜儀的接口要求，解決了現(xiàn)有光譜儀由于接口單一等問題導(dǎo)致的應(yīng)用受限的問題。


圖I本發(fā)明的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；圖2本發(fā)明的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。 如圖I所示，該圖為本發(fā)明的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備包含的接口轉(zhuǎn)換器采用ARM7作為核心控制器，ARM7帶有2個RS232接口、兩個CAN控制器和GPIO(通用輸入輸出接口)。ARM7CPU中的一個RS232接口與光譜儀相聯(lián)，根據(jù)光譜儀RS232接口的通訊協(xié)議，對光譜儀發(fā)出控制命令，并采集光譜儀中的光譜數(shù)據(jù)。將光譜儀中的光譜數(shù)據(jù)通過RS232接口傳送到控制器中。另一個RS232接口與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，用于調(diào)試ARM7CPU中的程序；CAN控制器通過CAN接口與總控制器相聯(lián)，CAN2. OB接口用于將控制器中的光譜儀采樣數(shù)據(jù)傳送到總控制器中。可以通過總控制器發(fā)布命令，在總控制器上可以顯示光譜儀采樣得到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到樣品的析光度，或計(jì)算出樣品的濃度。 光譜儀用于對樣品進(jìn)行光譜采樣，獲得樣品的光譜數(shù)據(jù)。IXD液晶顯示器用于在本地顯示光譜儀的光譜數(shù)據(jù)，可以顯示光譜線，也可以顯示出光譜數(shù)據(jù)分析結(jié)果。鍵盤用于在本地控制光譜儀的操作，可控制光譜儀的電源開關(guān)、系統(tǒng)復(fù)位和光源切換?？偪刂破饔糜陲@示和處理光譜數(shù)據(jù)，得到樣品分析結(jié)果。它可置于遠(yuǎn)端，是高級的用戶使用系統(tǒng)，它可控制和管理若干個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，光譜儀作為它的子系統(tǒng)之一。如圖2所示，該圖為本發(fā)明的一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換方法的流程示意圖。其中，接口轉(zhuǎn)換器包括ARM7、用戶的鍵盤輸入，IXD的屏幕顯示，光譜儀的RS232接口，輸出到PC上的調(diào)試信息，與總控制器的CAN接口。ARM7CPU對光譜儀發(fā)出的命令包括初始化光譜儀、得到當(dāng)前配置信息、開始采集光譜、設(shè)定光源開關(guān)。初始化光譜儀包括初始化IO 口，設(shè)置光譜儀的積分時間長度和平均次數(shù)，設(shè)置其為單采集模式。配置信息包括每次采樣點(diǎn)的波長坐標(biāo)信息以及產(chǎn)品的型號信息采集光譜發(fā)送采集命令后可得到信息頭，信息尾，中間的黑暗點(diǎn)信息，平均次數(shù)，每個采集點(diǎn)的光譜信息設(shè)定光源發(fā)送開關(guān)光源命令，可控制相應(yīng)的沙特門來開光相應(yīng)的氘，鹵燈的光源·總控制器對ARM7CPU發(fā)出的命令包括開關(guān)機(jī)、自檢(采集得到的電壓與電流值是否超過設(shè)備工作電壓)、分析啟動/停止、獲取分析數(shù)據(jù)，系統(tǒng)上電之后的工作流程如下I.初始化ARM板上的PLL，以完成對時鐘的配置；初始化LCD，以及板級的IO 口 ；初始化板上兩串口，一個串口用于調(diào)試輸出，另一個串口用于與光譜儀的數(shù)據(jù)通信；開啟兩個定時器，一個定時器控制CAN的發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包，另一個定時控制AD的采樣；完成CAN總線的初始化；設(shè)定外部的鍵盤中斷，CAN總線接收數(shù)據(jù)的中斷和兩個定時器的中斷。I. a定時器O用于定時發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包，同時定時采集設(shè)備工作時的電壓與電流值；I. b定時器I用于用戶發(fā)送采樣命令以后，定時對光譜儀發(fā)送 采集數(shù)據(jù)的命令，以完成對LCD的刷新；I. c串口 O用于16字節(jié)的RDA和CTI中斷，以接收光譜儀批量數(shù)據(jù)的傳送；I. d CAN中斷用于接收PC機(jī)注入的相關(guān)的命令請求；I. e鍵盤中斷，完成對IXD畫面的切換和對光譜儀電源的開和關(guān)。2.是否有采集數(shù)據(jù)的請求，等待用戶的請求2. a若沒有，轉(zhuǎn)至第5步；2. b若有，轉(zhuǎn)至第3步。3.設(shè)定光譜儀的參數(shù)，并將其采集到的黑光光譜數(shù)據(jù)和白光光譜數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中，判斷是否存入完畢；3. a若存入完畢，則轉(zhuǎn)至第4步；3. b若未存入完畢，則轉(zhuǎn)至第3. c步；3. c若存入過程中存在錯誤，轉(zhuǎn)至第2步。4.向LCD屏幕輸出相應(yīng)的采集到的光譜數(shù)據(jù)曲線，并同時以CAN總線的方式向PC機(jī)發(fā)送CAN的總線數(shù)據(jù)包，判斷是否發(fā)送完畢；4. a若發(fā)送完畢，則轉(zhuǎn)至第5步；4. b若未發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)至第4步。5.對指示燈進(jìn)行操作，并輸出相關(guān)的調(diào)試信息，轉(zhuǎn)至第2步。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.ー種光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，該設(shè)備與光譜儀的RS232接ロ對接用于對光譜儀的單ー接ロ進(jìn)行擴(kuò)展，所述設(shè)備包含一接ロ轉(zhuǎn)換器，且該接ロ轉(zhuǎn)換器進(jìn)ー步包含 RS232接ロ，用于與光譜儀上的RS232接ロ對接，傳送光譜儀采集的光譜測量數(shù)據(jù)； 接ロ轉(zhuǎn)換控制器，用于控制光譜儀中光譜測量數(shù)據(jù)的傳送并設(shè)定所述接ロ轉(zhuǎn)換器的其他相關(guān)接ロ或功能単元，并對光譜儀發(fā)送控制命令； CAN接ロ，用于將光譜儀采集到的光譜數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接收設(shè)備；和通用輸入輸出接ロ，用于與輸入輸出設(shè)備相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，其特征在干，所述接ロ轉(zhuǎn)換器采用ARM7作為核心控制器，該ARM7的資源包含CPU、兩個RS232接ロ，兩個CAN接ロ，通用輸出輸出接ロ、接ロ轉(zhuǎn)換控制器和兩個定時器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，其特征在于，所述光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備還包含鍵盤，IXD的顯示屏幕，PC機(jī)； 所述鍵盤和IXD的顯示屏幕均與所述ARM7的通用輸入輸出接ロ相連，且所述IXD的顯示屏幕用于在本地顯示光譜儀的光譜數(shù)據(jù)，所述鍵盤用于在本地控制光譜儀的操作，可控制光譜儀的電源開關(guān)、系統(tǒng)復(fù)位和光源切換； 所述PC機(jī)與所述ARM7的ー個RS232接ロ相連，用于調(diào)試ARM7中的程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，其特征在于，所述CPU用于對光譜儀發(fā)出控制命令，該控制命令包括 初始化光譜儀、配置信息、采集光譜狀態(tài)信息和設(shè)定光源開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，其特征在干， 所述初始化光譜儀包括初始化IO ロ，設(shè)置光譜儀的積分時間長度、平均采樣次數(shù)和設(shè)置其為單采集模式； 所述配置信息包括毎次采樣點(diǎn)的波長坐標(biāo)信息； 所述采集光譜的狀態(tài)信息包含發(fā)送采集命令后可得到信息頭，信息尾，中間的黑暗點(diǎn)信息，平均次數(shù)和每個采集點(diǎn)的光譜信息； 所述設(shè)定光源開關(guān)包含發(fā)送開關(guān)光源命令，可控制相應(yīng)的開關(guān)來控制相應(yīng)的氘、鹵燈的光源。
6.ー種光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換方法，該方法包含接入該光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備后控制光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)牟襟E且該方法基于ー種光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備，該設(shè)備與光譜儀的RS232接ロ對接用于對光譜儀的單ー接ロ進(jìn)行擴(kuò)展，所述設(shè)備包含一接ロ轉(zhuǎn)換器，且該接ロ轉(zhuǎn)換器進(jìn)ー步包含 RS232接ロ，用于與光譜儀上的RS232接ロ對接，傳送光譜儀采集的光譜測量數(shù)據(jù)；CPU，用于控制光譜儀中光譜測量數(shù)據(jù)的傳送并設(shè)定所述接ロ轉(zhuǎn)換器的其他相關(guān)接ロ或功能単元，并對光譜儀發(fā)送控制命令； CAN接ロ，用于將光譜儀采集到的光譜數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接收設(shè)備；和通用輸入輸出接ロ，用干與輸入輸出設(shè)備相連；且該接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備采用ARM7作為核心控制器，該光譜儀接ロ轉(zhuǎn)換設(shè)備還包含鍵盤、PC機(jī)、IXD顯示屏幕； 所述的方法包含如下步驟 I)初始化ARM7上的PLL，以完成對時鐘的配置；且該初始化步驟包含初始化IXD，以及通用輸入輸出ロ ； 初始化板上兩串ロ，ー個串ロ用于調(diào)試輸出，另ー個串ロ用干與光譜儀的數(shù)據(jù)通信； 開啟兩個定時器，一個定時器完成CAN的發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包，另ー個定時完成AD的采樣； 完成CAN總線的初始化； 設(shè)定鍵盤中斷，CAN總線接收數(shù)據(jù)的中斷和兩個定時器的中斷； 2)ARM中的CPU判斷是否有采集數(shù)據(jù)的請求，等待用戶的請求；若沒有，轉(zhuǎn)至第5步；若有，轉(zhuǎn)至第3歩； 3)ARM中的CPU設(shè)定光譜儀的參數(shù)，并將其采集到的黑光光譜數(shù)據(jù)和白光光譜數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中，判斷是否存入完畢；若存入完畢，則轉(zhuǎn)至第4歩；若未存入完畢，則繼續(xù)進(jìn)行存儲；若存入過程中存在錯誤，轉(zhuǎn)至第2步； 4)ARM中的CPU向LCD屏幕輸出相應(yīng)的采集到的光譜數(shù)據(jù)曲線，并同時以CAN總線的方式向PC機(jī)發(fā)送CAN的總線數(shù)據(jù)包，判斷是否發(fā)送完畢；若發(fā)送完畢，則轉(zhuǎn)至第5步；若未發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)至第4歩； 5)對指示燈進(jìn)行操作，并輸出相關(guān)的調(diào)試信息，轉(zhuǎn)至第2歩。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光譜儀接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，該設(shè)備與光譜儀的RS232接口對接用于對光譜儀的單一接口進(jìn)行擴(kuò)展，所述設(shè)備包含一接口轉(zhuǎn)換器，且該接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包含RS232接口，用于與光譜儀上的RS232接口對接，傳送光譜儀采集的光譜測量數(shù)據(jù)；接口轉(zhuǎn)換控制器，用于控制光譜儀中光譜測量數(shù)據(jù)的傳送并設(shè)定所述接口轉(zhuǎn)換器的其他相關(guān)接口或功能單元，并對光譜儀發(fā)送控制命令；CAN接口，用于將光譜儀采集到的光譜數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接收設(shè)備；和通用輸入輸出接口，用于與輸入輸出設(shè)備相連。所述接口轉(zhuǎn)換器采用ARM7作為核心控制器，該ARM7的資源包含兩個RS232接口，兩個CAN接口，通用輸出輸出接口、接口轉(zhuǎn)換控制器和兩個定時器。
文檔編號G06F13/40GK102681961SQ20111005879
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者于強(qiáng), 余春, 翟光杰 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心