基于USB与多线程的CCD数据采集系统的研制

摘要

本课题以CCD数据采集系统的研制为主要内容，基于USB与多线程两种关键技术，完成了从硬件设计到软件开发直至软硬件整合调试的整个过程，实现了针对CCD信号以及其它多种信号的采集。论文对USB总线的基本工作原理、通信结构以及USB芯片的选择都进行了介绍。在系统电路设计中，本文采用了模块化的设计方法，根据采集系统的工作流程，将整个系统分为数据采集模块、数据缓冲模块、逻辑控制模块、USB接口模块以及电压转换模块。本系统的软件设计包括三个部分：USB芯片的固件程序、USB设备驱动程序和操作平台。需要指出的是，操作平台程序编写以VC++.Net作为开发环境，并充分利用了多线程技术，从而实现采集与显示的同步，这是本系统的另一突出特点。 论文完成了从设计、制作到调试实现的全过程，对系统软硬件整合进行了深入的讨论和阐述，并给出了采集系统上电运行后的采集界面和采集波形。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1选题依据

1.2 CCD数据采集系统的发展现状与趋势

1.3课题的研究意义

1.4课题的研究内容

1.5论文的结构安排

第2章USB工作原理及USB芯片

2.1 USB的拓扑结构

2.2 USB基本架构

2.2.1 PC上的USB系统组成部分-USB主机

2.2.2 USB集线器(USB Hubs)

2.2.3 USB设备

2.3 USB数据通信结构

2.3.1 USB设备的配置、接口和端点

2.3.2管道

2.3.3 USB的通信模型

2.3.4 USB传输

2.3.5数据传输类型

2.4 USB芯片与EZ-USB

2.4.1 USB芯片的简介

2.4.2 USB接口芯片

2.4.3内含USB单元的微处理器

2.4.4 EZ-USB芯片

2.5本章小结

第3章CCD数据采集系统硬件电路设计

3.1 CCD数据采集系统的设计目标和开发手段

3.2 CCD数据采集系统工作原理

3.3 A/D采集电路设计

3.3.1 A/D转换器芯片选择

3.3.2 A/D采集电路的组成部分

3.3.3 A/D采集电路的工作过程

3.4数据缓冲模块

3.4.1系统存储器芯片简介

3.4.2数据缓冲电路

3.4.3数据缓冲电路的工作过程

3.5逻辑控制电路

3.5.1可编程逻辑器件芯片的选择

3.5.2逻辑控制电路

3.6 USB接口模块

3.6.1 USB控制器芯片选择

3.6.2 USB接口模块连接电路

3.6.3 USB接口模块的工作过程

3.7电压转换电路

3.8 CCD数据采集系统硬件电路板的设计

3.9本章小结

第4章CCD数据采集系统的软件设计

4.1 CCD数据采集系统软件设计综述

4.2 USB接口芯片的固件程序设计

4.2.1固件程序开发工具

4.2.2 EZ-USB固件程序框架

4.2.3固件程序设计

4.2.4固件装载

4.3 USB设备驱动程序设计

4.3.1设备驱动程序的概念与分类

4.3.2设备驱动程序的位置与作用

4.3.3 USB驱动程序的层次结构

4.3.4 USB设备驱动程序的开发工具

4.3.5 USB设备驱动程序

4.4采集系统界面程序设计

4.4.1界面程序开发工具Visual C++.Net

4.4.2多线程技术

4.4.3程序总体设计

4.5软件三部分之间的通信

4.5.1应用程序调用设备驱动程序

4.5.2驱动程序与设备通信

4.6本章小结

第5章CCD数据采集系统的整合与调试

5.1 CCD数据采集系统的安装

5.1.1系统硬件的安装

5.1.2系统软件的安装

5.2采集系统的使用方法

5.3实验过程与采集结果

5.3.1采集函数发生器输出信号

5.3.2采集脉冲信号

5.3.3采集CCD信号

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介