基于通用串行总线（USB）技术的高速数据采集系统设计

摘要

通用串行总线(USB)是一种高传输速度的串行接口总线，由于它具有即插即用、易于扩展和高传输速率的特点(与老式的串、并口相比)，因此，现在被广泛应用于各种计算机外设、数字设备以及工业领域之中。对基于USB总线的数据传输方法进行研究，充分利用此种传输方法的优越性，能提高数据传输的速率、可靠性与方便性，更有效地利用计算机资源，在实际应用中更好地发挥作用。 论文在深入研究通用串行USB2.0总线技术体系结构的前提下，选用高性价比的USB2.0总线控制芯片，设计实现基于USB2.0总线的高速数据采集系统。论文重点讨论了USB数据传输相关单片机固件(Firmware)程序和WDM模型驱动程序设计方法，得到了一种基于USB2.0技术的高速数据采集解决方案。 论文完成了以下工作： ●介绍USB的发展背景和它的现状，从多个角度探讨USB的技术特点以及发展趋势，指出采用基于USB2.0数据传输方式是解决高速数据采集实时传输瓶颈的一种可行方法； ●对USB相关背景知识作出相应描述，其中包括USB体系架构、USB总线的扩展、物理接口、数据流模型和USB协议的简单介绍； ●硬件板体系结构设计及实现：设计了基于USB接口的数据采集系统硬件电路原理图，选用的芯片ISP1581是一款带有并行总线和DMA传输能力的高速USB接口器件，应用其DMA数据传输方式达到了数据采集速率的要求； ●单片机固件程序设计：程序完成了ISP1581的硬件枚举以及数据采样两部分任务，在使ISP1581达到较高传输速率同时保证了硬件系统的稳定性； ●在对Windows操作系统驱动程序开发模型WDM深入探讨的基础上完成了基于WDM模型的USB高速数据采集系统驱动程序开发，完全符合WDM分层驱动模型架构，一方面使驱动程序结构清晰、规整，另一方面也有利于驱动程序的移植，提高驱动程序的开发效率； 通过USB高速数据采集系统设计的整个流程，可以得到如下结论：采用USB2.0技术的数据采集系统具有速度快、可靠性高、支持硬件热拔插等技术特点，且开发流程具有一定的通用性，因而具有一定的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章USB体系结构概述

第三章基于USB接口的高速数据采集系统的设计

第四章单片机固件程序设计

第五章基于WDM的USB驱动程序设计

第六章结束语

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及著作

致谢