基于USB接口的光栅数据采集卡的设计与实现

摘要

本文首先从整体上简要介绍了光栅信号采集系统的组成，分析了系统的国内外研究现状以及光栅传感器测距原理，以及USB的体系结构、通信协议。随后讨论了对光栅传感器输出信号进行处理的CPLD芯片，包括内部算法实现逻辑，编程语言。最后本文着重研究了USB总线设备接口的开发，主要包括USB总线协议，硬件接口电路设计、驱动程序的开发以及上层用户的应用程序。
　　 本文以较多篇幅论述了光栅传感器接口卡硬件、软件的设计方法。从硬件方面看，光栅信号传感器的输出信号处理电路是以EPM7128为主的信号细分、辨向和计数电路，以及以51单片机为控制核心的PDIUSBDl2接口芯片的USB接口电路，包括其中的固件程序组成整个系统。软件部分主要包括两部分：一是接口卡的驱动程序，它为USB设备和PC机进行通讯提供保证；另一个是用来测试系统功能的基于Delphi的应用程序。
　　 本文设计的基于USB的光栅传感器接口卡具有小型化和便携式的优点，整个系统工作稳定可靠。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题研究意义和目的

1.2研究背景介绍

1.2.1 USB技术

1.2.2光栅信号处理

1.3本课题的主要研究内容

第2章 USB协议简介

2.1 USB系统描述

2.2 USB的物理接口及电源

2.2.1电器特性

2.2.2机械特性

2.2.3电源

2.3总线协议

2.4数据传输

2.5 USB主机和设备

2.5.1 USB的主机

2.5.2 USB的设备

2.6本章小结

第3章 光栅信号处理单元的设计

3.1硬件设计总体方案

3.2光栅传感器及其工作原理

3.2.1光栅传感器简介

3.2.2光栅传感器的特点及技术参数

3.2.3光栅传感器测量原理

3.3信号接收电路

3.4信号处理电路

3.4.1 CPLD的特点及开发设计

3.4.2信号细分和辨向模块

3.4.3 16位可逆计数模块

3.4.4与单片机接口模块

3.5本章小结

第4章 USB接口部分

4.1接口功能说明

4.1.1数据信号传输

4.1.2控制信号传输

4.2USB接口电路设计

4.2.1接口芯片的选择

4.2.2 PDIUSBD12芯片简介

4.2.3接口电路硬件设计

4.2.4单片机固件程序

4.3本章小结

第5章 系统软件程序开发

5.1驱动程序开发

5.1.2 WDM简介

5.1.2 USB设备驱动程序

5.1.3驱动程序的设计和开发

5.2应用程序的开发

5.3本章小结

第6章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

附录