基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计

基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统

计算机毕业设计文摘
   数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集包括从信号源采集信号，将其数字化，存储分析并传递到个人PC上。通用串行总线(USB)作为一种新的微机总线接口规范．具有便捷、易扩展、低成本、低干扰等特点，非常适合作为主机和外设之间的通信接口。USB为数据采集设备/仪器与PC机之间的连接提供了一个费用低廉且简单易用的方案。本次毕业设计(论文)设计了一种基于USB的高速数据采集系统的硬件及固件PDIUSBD12程序设计方案。
关键字 数据采集系统 USB接口 单片机
1 方案提出的背景
1.1  研究课题的提出
    信息技术与电子技术的迅猛发展，使得计算机和外围设备也得到飞速发展和应用。过去人们单纯追求计算机与外设之间的传输速度，现在纠错能力和操作安装的简易性也成为人们关注的目标。USB通讯技术的出现，使高传输速度、强纠错能力、易扩展性、方便的即插即用，有机的结合在一起。USB设备需要依据USB协议进行数据的解包与打包，底层硬件设备与操作系统之间需要以驱动程序为桥梁。驱动程序以WDM为模型，以DDK为开发工具，以IRP为消息传播载体，来实现与Windows系统底层核心机制向交互的功能。
随着控制系统的日益复杂，所要采集的量也会越来越多。因此寻求一种高速、安全、方便的通讯形式是十分必要的。USB技术虽然出现的时间并不长，但是由于它的种种优点，被越来越多的厂商和用户所接受，出现了USB打印机、摄像头等产品。随着ＰＣ机日益广泛的应用,其外设也逐日增多,但ＰＣ机接口的数量是一定的,这就限制了ＰＣ机挂接外设的数量。在很多应用场合,如工业数据采集,常使用采集板卡来完成工作,采用板卡不仅安装麻烦、易受机箱内环境的干扰,而且受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制,不可能挂接很多设备,而通用串行总线可以很容易的实现高可靠性、多点的数据采集。
1.2  USB接口的主要优点
     ＵＳＢ接口主要优点为:
    (1)速度快。USB接口有高速和低速两种方式,主模式为高速模式,速率为12Ｍｂ/ｓ, USB2.0版规范允许480Ｍｂ/ｓ的速率传输数据,另外为了适应一些不需要很大吞吐量和很高实时性的设备(如鼠标等),ＵＳＢ还提供低速方式,速率为1.5Ｍｂ/ｓ。
    (2)设备安装和配置容易。安装USB设备不必打开机箱,加减已安装过的设备不用关闭计算机。所有USB设备支持热插拔,系统对其进行自动配置。
    (3)易于扩展。通过使用户HUB扩展可接多达127个外设。标准ＵＳＢ电缆长度为3ｍ(5ｍ低速),通过USB或中继器可以使外设距离达到30ｍ。计算机毕业设计

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