[实用新型]自启动型数据采集器

说明书

本实用新型是一种计算机应用于公共安全技术防范与数据、图像采集前端设备，属于计算机附属设备的技术领域

为了提高数据采集系统的自动化和智能化程度，人们设法利用各种微处理器来构成所谓的嵌入式系统。早期，由于器件的集成高不够高，需要“嵌入”的不仅是CPU本身，还要包括必要的程序存储器(如EPROM)、数据存储器(RAM)、输入/输出(I/O)接口及其它外围电路芯片，有时甚至还要加上必要的键盘和数码显示。因此，这样的系统大致可称为以单板计算机为核心的嵌入式系统。

随着微电子工艺的发展，“单板机”被集成为“单片”，还出现了数值计算能力很强的数字信号处理器(DPS)，促进了以单片计算机为核心的嵌入式系统的发展。嵌入单片机的系统结构紧凑，体积小巧，硬件成本也可以低廉，而且不同的功能可通过软件编程来实现。但是，这些可编程单片机(包括DSP)在体系结构上风格各异，指令系统也截然不同。不要说不同厂家的产品不能通用，就连同一个厂家的新产品也经常不能向下兼容自己的老产品，因此，每一型号的产品常常要配备专门的开发和调试工具，设备投入量大；而且由于采用专门的汇编语言，熟悉过程长，一旦需要更换型号，硬件电路和软件程序都得重新修改和移植。这就使得单片机嵌入式系统的开发投入大，周期长，而且兼容性和通用性极差。

由于批量化大生产的推动，在智能化系统的成本结构中，硬件所占的比重越来越低，而软件的比重则越来越高，甚至远远超过了硬件，因此，直接以台式机作为数据采集和控制系统核心的产品应运而生。早期采用一些专门的总线(如STD、VMX等)，后来也有直接将通用个人计算机(PC)加固构成工业控制计算机以适应恶劣环境下的应用，但价格昂贵。

为了进一步降低成本，缩小体积，提高可靠性，市场上又出现了商品化的电子盘，将其插入PC的插槽，并把操作系统和应用程序固化在盘上，即可脱离PC的硬盘、软盘系统而单独运行，如果连显示器和键盘、鼠标等都不要的话，插入相应的数据采集卡，即构成了一种“PC嵌入式”的数据采集系统。

目前市场上通常的PC嵌入式数据采集系统中电子盘卡和数据采集卡是分离的，这样就占用了两个ISA总线插槽。由于一般希望嵌入式系统体积越小越好，多一个插槽就使体积明显增加，而且结构不够紧凑，可靠性受到影响，价格也不是最便宜。因此市场上非常需要一种将普通电子盘卡和普通数据采集卡合二为一的专用数据采集卡，以便更好地适应嵌入式系统的需要。

根据前面所述，现有技术主要存在以下主要问题：

1．利用各种微处理器CPU和存储器来直接构成的嵌入式系统开发投入大，周期长，而且兼容性和通用性极差。

2．现有的PC嵌入式系统除了微机主板外，至少还需要一块电子盘插卡和一块数据采集卡，占用了两个总线插槽，结构不够紧凑，可靠性受到影响，价格也比较贵。

本实用新型的目的是提供一种将电子盘和数据采集卡合二为一的具有数据采集接口的可在任何PC平台上运行的自启动型数据采集器。

本实用新型的自启动型数据采集器由数据采集器、采集控制器、选路器、微机接口电路、数据存储器、电子盘存储器、总线缓冲器所组成，数据采集器的数据线分别与数据存储器和总线缓冲器的数据线相接，数据采集器的控制线与采集控制器的控制线相接，选路器的地址线和控制线的输出端与采集控制器和微机接口电路的地址线及控制线的输出端相接，选路器的地址线和控制线的输出端接数据存储器的输入端，微机接口电路的地址线和控制线输出端还与电子盘存储器的输入端相接，微机接口电路、电子盘存储器、总线缓冲器的数据线与PC的总线相接。其工作原理为：

电子盘存储器中的内容分为两块，即扩展BIOS部分和虚拟盘部分。扩展BIOS部分固化了电子盘启动代码，长度一般在8KB以内。虚拟盘部分固化了操作系统和用户程序，可以达到几MB。在运行扩展BIOS中的启动代码后，虚拟盘就被映射成一个逻辑驱动器，应用程序可以象操作软、硬盘一样操作虚拟盘。扩展BIOS通过微机接口电路中的硬件译码逻辑定位在C8000H～CFFFFH中；虚拟盘也通过微机接口电路中的硬件译码逻辑定位在D0000H～EFFFFH中。对于扩展BIOS，微机可用内存读写命令直接访问。对于虚拟盘，由于它所占的存储器很大，必须用微机接口电路中的内存分页电路将电子盘存储器分成若干个64KB(或更小)的页，每页都有不同的页码，所有的页都映射到微机的D0000H～EFFFFH中相应大小的一块内存中。微机在访问虚拟盘时，必须先向指定端口发一个页码，选中电子盘存储器中的一页。然后就可以访问这块存储器。