利用USB接口實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)

郭瑞 陳麒麟 武雪剛 王東興

摘 要：遠(yuǎn)離產(chǎn)地的儀器的維護(hù)一直是困擾生產(chǎn)廠家的一個(gè)難題。在儀器上設(shè)置USB接口，通過該接口將現(xiàn)場數(shù)據(jù)導(dǎo)出到U盤文件中，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給生產(chǎn)廠家的技術(shù)服務(wù)人員，技術(shù)人員通過分析所收到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)對儀器進(jìn)行診斷，并生成一組新的配置參數(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)將新的配置參數(shù)發(fā)送給用戶，用戶用U盤通過儀器上的USB接口導(dǎo)入新的配置參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對儀器功能的修復(fù)。所提出的方法可以解決除硬件故障之外的幾乎所有其它儀器故障，以及實(shí)現(xiàn)硬件故障的診斷，節(jié)省了儀器維護(hù)時(shí)間和差旅費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：USB；接口；儀器；維護(hù)；數(shù)據(jù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.017

1 引言

供暖設(shè)備的維護(hù)極大的影響用戶的生活質(zhì)量，比如在溫差變化較大的地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)室內(nèi)外，冬夏分不清的現(xiàn)象，溫度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)將會(huì)顯的很重要，因此，對設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)控就成為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。在信息流通快速的現(xiàn)代，互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程交流以及U盤等便攜設(shè)備，很容易的將用戶與供暖公司聯(lián)系在一起。

在用戶感覺溫度達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，就需要查找該時(shí)間段的運(yùn)行數(shù)據(jù)是否正常，用戶只需要外接一個(gè)U盤，通過操作顯示屏將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，再與服務(wù)人員聯(lián)系，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)人員，技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)的分析，對現(xiàn)場儀器進(jìn)行診斷，并將新的配置參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶，用戶用U盤將新的配置參數(shù)通過顯示屏的操作，經(jīng)由USB接口導(dǎo)入到儀器中，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備功能的修復(fù)。

對于運(yùn)行中的問題，由于技術(shù)和溝通等問題會(huì)導(dǎo)致維修的延遲，而遠(yuǎn)程維護(hù)只需要用戶將數(shù)據(jù)發(fā)送給技術(shù)人員，不需要維修人員到場即可解決，不僅及時(shí)解決了用戶的問題，也大大加快了供暖方的維修效率。

遠(yuǎn)程維護(hù)大大節(jié)省了儀器維修的時(shí)間和差旅費(fèi)用，除去儀器故障，遠(yuǎn)程維護(hù)也可以在硬件故障檢測方面得到很大的提升，定期的運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)顯示出整個(gè)供暖系統(tǒng)的現(xiàn)狀，不僅可以解決問題還可以預(yù)防可能會(huì)發(fā)生的問題。故而遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測就顯的必不可少。

2 USB2.0接口的硬件電路設(shè)計(jì)

為了加強(qiáng)后期服務(wù)的強(qiáng)度，以及便與工作人員對部分出現(xiàn)問題的用戶進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，不至于導(dǎo)致在急需供暖的時(shí)候出現(xiàn)無法及時(shí)解決的尷尬。通過對現(xiàn)有技術(shù)的分析，我們計(jì)劃實(shí)施遠(yuǎn)程問題診斷以及維修，USB數(shù)據(jù)導(dǎo)出、導(dǎo)入接口的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)主要是采用CH376的串行通信功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，以便于技術(shù)人員及時(shí)的通過收集到的數(shù)據(jù)找到出現(xiàn)問題的點(diǎn)。

硬件主要使用的是IAP15F2K61S2作為主控芯片，該芯片有多個(gè)中斷和I/O端口，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)通訊；大型FLASH存儲(chǔ)芯片W25Q128FVSIG；文件管理芯片CH376，即內(nèi)部運(yùn)行數(shù)據(jù)與外部U盤的連接控制芯片，用于讀取單片機(jī)保存的數(shù)據(jù)。內(nèi)置多種通訊協(xié)議固件，這次設(shè)計(jì)只使用了USB的通訊模塊。

如圖1所示的FLASH存儲(chǔ)芯片，通過SS1、SCLK、MISO、MOSI實(shí)現(xiàn)選擇、時(shí)鐘控制、數(shù)據(jù)輸出/輸入、數(shù)據(jù)輸入/輸出與主控芯片連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長期保存。CH376文件管理芯片，該芯片可接U盤連接指示燈，且需要外接12MHz晶振，通過這兩種方式確保U盤連接的穩(wěn)定性，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。CH376與主控芯片的連接通過INT、RESET-IN、RD、WR、Addr實(shí)現(xiàn)對CH376的中斷、復(fù)位、讀、寫、狀態(tài)的過程控制，將主控芯片數(shù)據(jù)通過D0～D7并行輸入經(jīng)由CH376的USB接口輸送到U盤中。通過USB實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的導(dǎo)出以及外部數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更換，以及軟件的更新?lián)Q代。

這樣可以方便技術(shù)人員梳理數(shù)據(jù)，尋找用戶的使用規(guī)律得到更好的參數(shù)，優(yōu)化用戶的使用舒適度。

3 程序設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程控制主要是對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及導(dǎo)入、導(dǎo)出，接下來的流程圖介紹了本次軟件設(shè)計(jì)的思路。

如圖2，F(xiàn)LASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片，只對運(yùn)行中的數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行保存，及時(shí)保存顯示屏的數(shù)據(jù)，在軟件的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)通過主控芯片采用串行通訊方式存儲(chǔ)到FLASH中。

在數(shù)據(jù)導(dǎo)出的時(shí)候，通過存儲(chǔ)的地址將FLASH中的數(shù)據(jù)保存到一個(gè)預(yù)先設(shè)置的緩存空間中，更改數(shù)據(jù)格式便于數(shù)據(jù)在U盤中的存儲(chǔ)，接著主控芯片與CH376建立連接，確定數(shù)據(jù)輸出中斷的開始，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。

維護(hù)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，以及更新程序的導(dǎo)入運(yùn)行方式基本相似，只是少了將數(shù)據(jù)導(dǎo)入FLASH的過程，維護(hù)數(shù)據(jù)通過主控芯片導(dǎo)入并直接在顯示屏顯示，更新程序?qū)?huì)在主控芯片內(nèi)部自我更新。

在軟件設(shè)計(jì)中還需要考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，通過延時(shí)，計(jì)算長度，標(biāo)志位的控制，保證程序的長期穩(wěn)定。

4 實(shí)驗(yàn)測試

為了模擬出較為真實(shí)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)有的資料以及對于具體用戶的深入調(diào)查，我們模擬架設(shè)了整個(gè)供暖系統(tǒng)，在很大程度上證明了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。再者通過人為控制模擬的室外溫度，查看顯示屏的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)規(guī)律，記錄室內(nèi)外溫度變化曲線，保留典型數(shù)據(jù)。之后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到USB中，對比查看導(dǎo)出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

導(dǎo)入數(shù)據(jù)的檢測驗(yàn)證較為簡單，導(dǎo)入的參數(shù)可以通過顯示屏很直觀的查看到，也可以通過外部測溫設(shè)備驗(yàn)證參數(shù)改變對實(shí)際環(huán)境的影響。在實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)USB的導(dǎo)入導(dǎo)出，通過直觀的現(xiàn)象，證實(shí)了遠(yuǎn)程維護(hù)的可行性。

5 結(jié)論

對于設(shè)備的后期維護(hù)和技術(shù)支持上開發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)加入了遠(yuǎn)程維護(hù)U盤這一模塊。即用戶將設(shè)備數(shù)據(jù)導(dǎo)入到U盤中發(fā)送給技術(shù)人員，技術(shù)人員可對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評測，這樣用戶就可以知道設(shè)備運(yùn)行情況。而且通過U盤用戶還可以進(jìn)行固件升級和軟件更新。

U盤的數(shù)據(jù)交換，迎合了現(xiàn)在科技的大潮流物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)。通過用戶與技術(shù)人員的數(shù)據(jù)分享，在一定程度上達(dá)到了節(jié)能減排，優(yōu)化供暖?，F(xiàn)在供暖正趨向與大范圍、大區(qū)域，在后期的研發(fā)中我們會(huì)充分利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢。優(yōu)化數(shù)據(jù)的共享方式，如短信，APP等。

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作者簡介：郭瑞（1993-），男，山西呂梁人，碩士研究生，研究方向：儀器儀表、機(jī)器視覺。