[实用新型]一种低功耗数据记录及高速数据传输装置

说明书

一种低功耗数据记录及高速数据传输装置，包括低功耗数据采集记录模块，上位机数据访问接口模块。低功耗数据采集记录模块使用低功耗MCU进行数据采集，将数据记录在存储卡中。在数据采集结束后，上位机数据访问接口模块将数据高速传输到上位机。本实用新型是一个兼具低功耗数据采集记录功能以及高速数据传输功能的数据采集装置，采集记录功耗低，数据传输速度快，成本低廉，适用于长时间连续采集及需要将采集的大量数据快速上传到计算机或远程数据中心的相关应用，可以解决一般低功耗MCU因不具备高速USB接口无法快速将数据传输到上位机的问题。

技术领域

本实用新型涉及数据采集记录及传输领域，特别是涉及一种低功耗数据记录及高速数据传输装置。

背景技术

数据的采集记录及后续处理是传感器技术的基本应用，这些传感器一般通过电池供电，要求具有很低的运行功耗，以实现长时间的数据采集。对于某些的监测对象，需要进行连续的数据记录，在采样率和数据精度比较高的情况下，采集过程中会产生较大的数据量。在数据采集结束后通常需要将数据传输到计算机进行处理，这种传输一般通过串口或USB接口进行。对于电池供电的便携式传感器设备来说，需要兼顾数据采集的低功耗以及数据传输的高效率。

目前采用的主要方法是有以下几种：一、使用带USB接口的MCU包括单片机或ARM；二、单片机加上外围USB芯片构成；三、在采集设备设计时采用可弹出或拔插式存储卡。对于方案一，由于低成本低功耗的主控芯片MCU内嵌的USB接口一般为USB低速接口或全速接口，最高传输速度为12Mbps，传输速度比较慢，加上相关传输控制协议，有效数据的传输速度每秒钟小于1M字节，这样对于一次记录数据为1G的数据，全部传输到计算机需要近20分钟，传输效率低，时间长。而具有高速USB接口的MCU一般主频高、综合性能好，但功耗比较大且价格比较贵，在主要功能为数据采集的设备中一般不需要这些丰富的资源，会造成资源浪费。方案二需要外接高速USB接口，为满足高速数据传输，也需要选择主频和性能较高的MCU才能达到较高的速度，MCU将采集设备模拟成一个mass storage外设，在上位机包括计算机、路由器、机顶盒、智能网关的控制下，由MCU读取存储卡中的内容，再按照USB协议将数据传输到计算机或远程设备。由于数据需要MCU中转，采用低功耗低主频MCU一般达不到很高的速度，同时软件及硬件开发工作量都比较大。方案三可以将存储卡拔出来，插入到读卡器中将设备记录的数据传输到计算机，实现数据的高速传输，但目前采用的一些存储卡体积比较小，一次数据读取需要进行拔插两次，操作相对复杂不便，并且经常性的拔插存储卡容易造成接触不良，影响设备的使用寿命。由于存储卡需要拔插操作，也不适合设计成内置方式，这给一些具有特殊要求的设备设计带来不便。

发明内容

本实用新型主要解决问题是传统低功耗主控芯片MCU因不具备高速USB接口从而无法快速将数据传输到上位机，对于连续的数据采集装置，难以处理设备运行的低功耗及大数据量快速传输的高效率两者之间的矛盾。本实用新型提供了一种适用于需要长时间连续数据采集的设备的低功耗数据记录及高速数据传输的装置结构，该设备会产生大量的数据，在采集结束后需要将数据快速传输到本地计算机或通过路由器、智能网关、机顶盒等将设备中的数据读取出来。使该类设备可以使用低功耗低主频的MCU，在记录结束后数据能够快速的进行传输，成本低，效率高，同时开发难度低、兼容性好，整机功耗低，有利于延长电池供电类设备的连续工作时间。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一个方案是，提供一种低功耗数据记录及高速数据传输装置，包括低功耗数据记录采集模块1和上位机数据访问接口模块10，其中：

（1）低功耗数据采集记录模块1，含低功耗数据采集主控芯片4，数据采集外围电路子模块3、数据总线切换接口电路子模块5，存储卡电路子模块6。其中低功耗数据采集主控芯片4可选用低功耗MCU，数据采集部分通过MCU内置ADC接口或数据采集外围电路子模块的A/D转换器完成，数据记录部分通过MCU的数据总线接口通过数据总线切换接口电路子模块5连接到存储卡模块6，将采集的数据记录到存储卡内；