基于usb20的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、國內(nèi)圖書分類號：TP274.2國際圖書分類號：681.2工學(xué)碩士學(xué)位論文基于USB2.0的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)碩士研究生：羅偉林導(dǎo)師：王立欣教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：電氣工程所在單位：電氣工程系答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要USB接口因其易用、真正的熱插拔等優(yōu)點在測量儀器領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文基于USB2.0高速傳輸開發(fā)了便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并針對如何提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度和U

2、SB設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)進(jìn)行了深入分析。首先研制了采用LPC2888作為核心控制器的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。利用其內(nèi)部集成USB高速設(shè)備控制器完成從數(shù)據(jù)緩存到USB總線DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸；利用其GPDMA控制器實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集模塊到數(shù)據(jù)緩存的DMA傳輸；并通過數(shù)據(jù)緩存的半滿、全滿中斷對兩個DMA操作進(jìn)行協(xié)調(diào)，完成了DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸流程。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作流程正確，但由于LPC2888從外部IO口到內(nèi)部緩存的DMA傳輸過程速度較低成為系統(tǒng)帶寬瓶頸

3、，系統(tǒng)實時采樣率限制在2Msps。為提高系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)傳輸速度，重新設(shè)計并實現(xiàn)了以FPGA為核心控制器、以CY7C68013為接口芯片的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集傳輸結(jié)果正確，系統(tǒng)實時采樣率達(dá)10Msps。本文以上述兩個系統(tǒng)為基礎(chǔ)，著重對USB接口系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度進(jìn)行了測試分析。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，兩個系統(tǒng)的USB接口數(shù)據(jù)傳輸速度分別達(dá)到了14.0MBs和37.4MBs。使USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸速度普遍較低的

4、問題得到了解決。最后對影響USB接口數(shù)據(jù)傳輸速度的因素進(jìn)行了分析。在USB設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)上，本文在兩套系統(tǒng)中成功應(yīng)用了VISA方法。驗證了VISA是一種開發(fā)USB接口應(yīng)用系統(tǒng)的通用方法。在CY7C68013系統(tǒng)上，對VISA生成的驅(qū)動和接口芯片生產(chǎn)廠商提供的驅(qū)動進(jìn)行了比較測試。兩種驅(qū)動均能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)工作流程且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，但VISA驅(qū)動的執(zhí)行效率稍遜于接口芯片廠商提供的驅(qū)動。CY7C68013接口芯片使用VISA驅(qū)動和Cypress公司