USB总线数据采集控制系统的开发与应用

摘要

USB是近年来在计算机领域日益流行的一种总线形式。由于它的诸多优点，有关USB在各方面应用的研究正在不断开展。在数据采集领域，基于USB的数据采集装置不但具有速度快，容易扩展等特点，而且由于即插即用的功能，使它能适合更广泛的应用场合。 本文首先回顾了以往不同型式的数据采集系统，然后在扼要地介绍了USB1.1原理的基础上，提出了一种基于USB的数据采集控制系统的总体方案。本文在第三章详细介绍了硬件电路的设计；在第四章详细介绍了软件的设计，该软件包括固件程序、驱动程序和应用程序三大部分，每个部分都给出了详细的开发步骤。本文在第五章具体论述了该方案在生物信号分析处理系统的具体应用，这既是本课题开发的USB数据采集系统应用的一个例子，也是本课题所承担的任务。

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第一章绪论

1.1.数据采集系统概述

1.2.课题的来源与本课题所完成的主要工作

1.3.课题的目的与意义

第二章USB1.1原理

2.1.USB通信模型

2.2.USB总线拓扑

2.2.1.USB主机和设备

2.2.2.USB物理拓扑结构

2.2.3.USB逻辑拓扑结构

2.2.4.USB客户软件层与应用层的关系

2.3.USB数据传送类型

2.3.1.控制传送(Control Transfers)

2.3.2.同步传送(Isochronous Transfers)

2.3.3.中断传送(Interrupt Transfers)

2.3.4.批传送(Bulk Transfers)

2.4.USB数据格式

2.4.1.USB数据包

2.4.2.USB事务

2.5.USB标准设备请求

第三章硬件电路设计

3.1.硬件电路设计总体要求

3.2.总体方案设计

3.3.主要芯片介绍

3.3.1.ADμC812芯片

3.3.2.PDIUSBD12芯片

3.4.电压变换模块设计

3.5.滤波电路设计

3.6.数字量输入输出扩展

3.6.1.数字量输入扩展

3.6.2.数字量输出扩展

3.7.RS232接口扩展

3.8.PDIUSBD12芯片扩展

3.9.其他相关电路简介

3.9.1.D/A输出电路

3.9.2.片外RAM扩展

3.9.3.复位电路

3.9.4.电源处理电路

第四章软件系统设计

4.1.固件设计

4.1.1.设计目标

4.1.2.固件编程的基本思想和程序框图

4.1.3.固件开发环境

4.1.4.固件开发步骤

4.2.驱动程序设计

4.2.1.WDM驱动程序模型

4.2.2.WDM用到主要的编程技术

4.2.3.驱动程序开发环境

4.2.4.驱动程序的调试

4.2.5.驱动程序开发步骤

4.3.应用程序设计

4.3.1.设计目标

4.3.2.开发工具

4.3.3.开发步骤

第五章基于USB生物信号采集处理系统的实现

5.1.生物信号分析系统简介

5.2.基于USB的生物信号分析处理系统

5.2.1.硬件互联

5.2.2软件的修改

第六章总结与展望

附录1：USB数据采集器电路图

附录2：USB采集器描述符

附录3：D12驱动INF文件

附录4：USB数据采集器说明

附录5：生物信号分析系统四通道放大器电路图

致 谢

参考文献