【上位机】CH341+ADS1115采集板卡方案

1.确定方案和目的

** 本节以CH341+ADS1115为方案来制作一块PCB低成本的采集板卡，目标是能够实现通过电脑直接操作模拟采集芯片进行数据读取。
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** 主要涉及制作电路板和编写控制软件两部分，本节详细介绍PCB电路板制作，并讲解上位机通信编程的概念，具体要求如下：**

任务：制作采集电路板，并设计上位机
要求：
  01.实现能够采集通道4个，16位精度，速度达到每秒100个数据
  02.学习绘制原理图并且加工出来PCB实物
  03.学会CH341芯片和ADS1115芯片的使用和操作，了解IIC总线时序
  04.学会上位机操作CH341A芯片进行数据通讯
关键词：，SMT，PCB，AD，AutoCAD，Labview，DLL，CH341，ADS1115
备注：手机微信可浏览相关高清图片

2.设计电路图

01. CH341A芯片提供了有串口、并口、SPI、IIC等接口方案，本节采用IIC接口的方案，可以通过操作DLL接口直接输出IIC数据；

02. 根据方案绘制原理图首先需要确定核心器件的型号/符号/封装，ADC采集芯片选用16位采集芯片，；

03. 确定一款外壳并根据形状进行边框设计；

04. 复杂封装需要借助AutoCAD专业软件设计，然后再导入AD软件。

05. CAD设计步骤是：定位到原点附近， 建立图层，绘制轮廓，导入AD，线宽/单位/对应图层，注意不能直接导入到封装库，需要导入PCB再复制到库，最后根据定位对齐 。

**06. CH341A需要IIC驱动，串口驱动不兼容会报错、不可以用串口驱动;
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07. 注意CH341模式选择引脚，不同电平对应不同模式，1引脚下拉为IIC模式；

08. ADC的采集电压范围不可以超过VDD，用3.3V供电采集2.048、5V的电压可以用4.096，过采样数据会出错；

09. Type-C的设计是本电路中的难点，不同引脚的功能，防止供电异常

3.器件BOM的制定和采购

01. CH341A芯片的选型很重要，后缀字母A的含义；

02. ADS1115芯片的封装选择和贴片的注意事项；

03. 其它的电容电阻检查封装和位号是否正确；

04. 一定要检查贴片二极管的方向标注，一定要检查稳压管引脚是否正确！！

05. 采购芯片常常是关键的功能芯片出现延期；

**06. 芯片的采购数目应该有备损量，不建议过多；
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4.加工电路板+贴片

01. PCB加工还要进行SMT贴片，因为SMT有最小加工尺寸要求，过小需要备注拼版处理，本电路板左右需要加入5mm的工艺边；

02. 拼版要加入工艺边，定位点，定位孔，V割还是使用邮票孔；

5.上位机软件的设计

01. 软件主要实现数据采集、数据显示、数据的存储三块功能；

02. 软件主要是实时采集进程、实时显示进程、用户操作进程、数据存储进程组成

**03. 代码下半部分是数据采集，该进程是采用状态机的方式运作运行；
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04. 代码上半部分是上位机的显示和数据处理类功能，该部分采用事件结构来实现用户的交互；

**03. 由于采集芯片API需要时间来更新数据，若采集速率就会存在不稳定状态，所以引入计时器来控制单次采样时间；
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04. 当计时器到达采样时间产生一个信号触发判断结构中的数据显示记录代码；

05. 需要存储的数据先记录到数组容器，然后添加时间基准和T0开始时间合成波形数据；

06. 当计时器到达采样时间产生一个信号触发判断结构中的数据显示记录代码；

07. 为适应同时采集的场景波形显示需要是波形数组形式，数据存储是每秒更新一下数据文件；

**08. 上面是采集按钮按下所执行的内容，初始化配置和生成本次采集任务的数据路径；
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09. 初始化配置是屏蔽采集过程中不能修改的参数，并进行相关提示的修改工作 ；

10. 初始化配置还要通知状态机开始配置并运行数据采集 ，修改CmdEum来实现；

11. 数据路径规则是时间加上采集项目名称，data数据是存储的二进制原始数据，防止数据丢失的功能 ；

12. 采集按钮按下后触发采集，弹起的时候需要结束采集，使能相关按钮和参数配置；

**13. 数据采集最重要的是保证数据的安全存储和读取，读取数据按钮主要是用户载入以前的数据采集文件；
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14. 使用二进制文件需要注意数据的原样存储和原样读取，不一样的数据类型会出现数据报错，必须保证数据类型和格式一致；

15. 还原后的数据需要将采集的时间信息和采集的数量信息还原到界面；
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