基于USB总线的数控测井地面数据采集系统

摘要

本论文以基于USB总线的数控测井地面数据采集系统的研制过程为主要内容,论述了USB技术在该数据采集系统中的研究与应用,阐述了利用Philips公司的PDIUSBD12开发一套USB数据采集系统的设计方法和设计过程,并给出了一个可行的整体开发解决方案.论文首先简要介绍了USB总线的相关内容,然后详细介绍了地面数据采集系统的设计.系统的设计包括硬件设计、采集单片机程序设计、USB固件程序设计及USB设备驱动程序设计四大部分.在硬件设计中,我们根据输入信号的不同,将系统分为不同的模块,分别独立设计,并且给出了每一部分的设计方案和电路原理图.采集单片机的程序设计采用实时多任务机制,不仅在编程时结构清晰,调试、维护、扩展容易,而且运行时还能灵活调度各子任务模块,执行效率高,特别适合于要完成的工作量大、任务多的情况.USB固件程序设计是设计的重点部分,论文先从总体上介绍了程序的设计思想及其层次结构,随后详细介绍了各层次程序的设计过程,并给出了部分源代码和程序流程图.USB设备驱动程序是论文的难点部分,首先介绍了Windows环境下的驱动开发模型及USB驱动程序的体系结构,然后利用驱动开发工具DriverStudio和DDK开发了基于WDM的USB设备驱动程序.论文的最后,对本课题进行了简单的总结,并指出了课题研究中的不足之处和改进方法.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题背景

1.2课题来源

1.3数控测井系统的简介

1.3.1数控测井系统的组成

1.3.2数控测井地面数据采集系统的组成

1.3.3数控测井系统的发展状况

1.4 USB总线简介

1.4.1 USB总线的起源背景

1.4.2 USB总线的发展状况

1.4.3 USB总线的性能特点

1.5研究的主要内容

2 USB总线规范

2.1 USB系统概述

2.1.1 USB系统基本架构

2.1.2 USB总线的拓扑结构

2.1.3 USB总线的物理特性

2.2 USB数据流模型

2.2.1 USB通信模型

2.2.2 USB通信流

2.2.3 USB传输类型

2.3 USB总线枚举

2.3.1 USB设备的描述符

2.3.2 USB标准设备请求

2.3.3 USB设备的枚举过程

3系统硬件设计

3.1系统总体方案设计概述

3.2深度系统接口电路设计

3.2.1深度系统接口的设计方案

3.2.2深度系统接口的电路实现

3.3模拟量接口电路设计

3.3.1模拟量接口的设计方案

3.3.2模拟量接口的电路实现

3.4脉冲量接口电路设计

3.4.1脉冲量接口的设计方案

3.4.2脉冲量接口的电路实现

3.5模拟器接口电路设计

3.5.1正弦波信号发生器

3.5.2方波信号发生器

3.5.3电缆模拟器

3.5.4电缆驱动器

3.6系统主板电路设计

3.6.1系统主板的设计思想

3.6.2系统主板的设计方案

3.6.3系统主板的电路实现

4系统软件设计

4.1系统软件设计概述

4.2采集单片机程序设计

4.2.1多任务机制的思想

4.2.2多任务机制的实现

4.2.3多任务机制在采集单片机中的应用

4.2.4采集单片机中各任务实现

4.3 USB固件程序设计

4.3.1 USB固件编程的思想

4.3.2 USB固件程序的结构

4.3.3 USB固件程序的实现

5 USB驱动程序设计

5.1驱动程序开发概述

5.2 WDM驱动程序简介

5.3 USB驱动程序体系结构

5.4 USB设备驱动程序开发

5.4.1开发工具的选择

5.4.2编程环境的建立

5.4.3用DriverWorks开发USB驱动程序

5.4.4 INF文件与驱动程序的安装

5.4.5驱动程序与应用程序的通信

6系统调试与总结

6.1系统调试

6.1.1硬件调试

6.1.2软件调试

6.2总结

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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参考文献