基于usb的通用虚拟仪器系统的设计与实现

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1、基于USB的通用虚拟仪器系统的设计与实现瞎压料技大学论文题目：基于USB的通用虚拟仪器系统的设计与实现学科门类：工学一级学科：控制科学与工程培养单位：电气与信息工程学院硕士生：张弛导师：张俊涛副教授2012年5月舢Y洲2舢0四9四4Ⅲ川川川●I删0四7oFVIRTUALAND玎ⅥPLEMENTATIoNDESIGNUSBBUSBASEDoNINSTRUMENTSYSTEMtoAThesisSubmittedofScienceandShaanxiTechnologyUniversitytheofforPartialFulfillmentofthein

2、DegreeRequirementScienceMasterof．EngineeringThesisSupervisor：Professor．Z．．．．．h．．．．．a．．―．n．．―．g．．．．――J―――――u――――n――t―a――o―．May,2012基于tlSB的通用虚拟仪器系统的设计与实现摘要计算机技术和信息技术的高速发展推动了仪器设备的创新，从最早的模拟化仪器到数字化设备，再经历了智能化仪器的变革，最终迎来了虚拟仪器性、设计原理等技术的限制，安装和使用起来比较繁琐，直接影响到了虚拟仪器的灵活性，USB总线技术的出现完美的解决了接口限制

3、的问题。本文就是在此思想下设计了一种基于USB总线的通用虚拟仪器系统。论文首先介绍了虚拟化仪器的发展过程和研究现状，以及USB总线协议的内容和技术优势，然后结合USB协议从系统硬件和软件两个方面给出了具体的设计过程。硬件系统设计中主要包括，芯片的选型、FPGA固件程序的设计、数据采集模块设计、USB通信接口设计和电源电路设计，整个硬件系统是以FPGA为核心的采集系统，主要完成对数据的采集和传输；软件系统设计主要包括，USB驱动和固件程序设计以及LabVIEW虚拟仪器的设计三个部分，其中USB固件设计是本文的重点部分，在Keil3环境下开发完成，是U

4、SB总线可在虚拟环境下高速稳定传输的根本保证，USB驱动程序是在M．VISA下实现的。系统采用FPGA作为采集系统的控制核心，完成对～，D转换、FIFO缓软件环境中，并在虚拟环境下完成对数据的处理、显示和存储功能，系统可’以实现信号的滤波和频谱分析功能，最后给出了本设计的实验结果。关键词：USB，虚拟仪器，数据采集，FIFO，LabVIEWDESIGNANDIMPLEMENT厶LTIONoFⅥRTUALINSTRUMENTSYSTEMBASEDoNUSBBUSABSTRACT，nleinnovationofisandinformationequip

5、mentpromotedbycomputertheearliestinstrumenttotimetechnology．Fromofanalogdigitalinstrument，thevirtualinstrumentcomesaftertherevolutionofinstrument．IntheintelligentandPCIinterfaceweretime，GPI／3，RS232usedthelimitationsearlyusually．Asofelectricalcharacteristicsandandaredesignprinc

6、iples，installationapplicationinconvenienceswhichaffecttheofvirtualinstrumentflexibilitydirectly．ofUSBbuscallsolvetheHowever,theofemergencetechnologyprobleminterfacelimitation．Basedonthisvirtualinstrumentidea,athegeneralusingUSBbuswasin．thisdesignedpaper．Theandresearchstatusoft

7、hevirtualinstrumentweredevelopmentprocessdescribedtheUSBbusandtechnicalwerefirstly．Andalsoprotocolsuperiorityintroduced．HardwareandsoftwarewereinlinewiththeUSBsystemdesignedconsistsoftheselectionoftheprotoc01．Hardwaresystemmainlychip，FPGAcommunicationinterfacefirmware，datamodu

8、le，USBacquisitionmodule，andcircuit．111ehardwarewhichCanthepow