基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、通用串行總線(USB)具有成本低，使用方便，支持熱插拔，傳輸速率高，功耗低等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于PC機及嵌入式系統(tǒng)中。采用USB接口進行數(shù)據(jù)采集是本課題的一大特點。 本文首先研究了USB接口的通信協(xié)議，包括USB基本架構(gòu)與總線結(jié)構(gòu)，硬件規(guī)范，NRZI編碼方式，控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸以及等時傳輸四種USB數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)備枚舉及USB設(shè)備描述符等內(nèi)容。 接著，通過ATMEL的89S52單片機和Philips公司的PD

2、IUSBD12接口芯片實現(xiàn)了模擬信號的采集與傳輸。其具體實現(xiàn)過程包括單片機端的固件程序設(shè)計，USB設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計及其上位機應(yīng)用程序設(shè)計三大模塊。 固件編程設(shè)計采用分層結(jié)構(gòu)進行，實現(xiàn)了USB協(xié)議的解析和應(yīng)答，完成了模擬信號的采集和傳輸?shù)冗^程，并且通過給出部分源程序代碼和程序流程圖，采用從下向上的層次順序詳細研究了硬件提取層、PDIUSBD12命令接口層、中斷服務(wù)程序、標準設(shè)備請求及主循環(huán)程序的實現(xiàn)過程。 USB設(shè)備驅(qū)動程

3、序為上位機應(yīng)用程序訪問硬件設(shè)備提供了統(tǒng)一的軟件接口，USB的設(shè)備驅(qū)動程序必須符合Microsoft定義的Win32驅(qū)動程序模型(Win32Driver Model，WDM)規(guī)格。在此本文選用Numega公司的第三方驅(qū)動程序開發(fā)工具DriverStudio，由于它所含的DriverWorks工具提供獨特的DriverWizard向?qū)?，包含豐富的例子和庫的完整源代碼，可以引導(dǎo)用戶根據(jù)實際需要完成設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的全過程，所以利用它大大簡化了

4、設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程。 上位機應(yīng)用程序采用了C++Builder開發(fā)工具，通過調(diào)用Win32 API函數(shù)的打開設(shè)備CreateFile()、讀/寫設(shè)備WfiteFile()/ReadFileq()、I/O設(shè)備控制DeviceIOControl()及關(guān)閉設(shè)備CloseFile()等函數(shù)即可實現(xiàn)與基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通信。 本設(shè)計實現(xiàn)了外部信號的采集并通過USB接口傳輸?shù)絇C機上實現(xiàn)了實時顯示。本系統(tǒng)由于引入了U