高速数据采集系统的usb接口设计

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1、万方数据计算机测量与控制．2011．19(10)ComputerMeasurement＆Control·2567·文章编号：1671—4598(2011)10一2567一04中图分类号：TP391文献标识码：A_-_J--．。Cj同速数据采集系统的USB接口设计向文芳1’2，邢涛1，曹红兵1-一，沈杰2(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050；2．无锡物联网产业研究院，江苏无锡214135)摘要：针对工程领域对数据采集的多类别数据、高速采集和传输、实时性的要求，设计基于USB接口的高速数据采集系统，并有FPGA+DSP搭配进行采集系统的逻辑控制．接口控制和

2、信号处理，另有一块AD转换板进行模数转换；重点阐述USB接口设计的原理和实现。包括USB固件程序设计、驱动程序设计和USB应用程序设计；经过传输Z56*256的灰度图像、测试USB通道数据传输速度和使用采集板采集方波信号的测试，证明系统能够实现数据采集的任务，有很快的数据传输速度。关键词：数据采集；USB；DSP；Windows驱动模型USBInterfaceDesigninHighSpeedDataAcquisitionSystemXiangWenfan91”，Xingta01”，CaoHongbin91“，ShenJie2(1．ShanghaiInstituteofMie

3、rosystem＆InformationTechnology，Shanghai200050，China)(2．WuxiSensingNetIndustrializationResearchInstitute，Wuxi214135，China)Abstract：Accordingtothevarious—data，high—speedandreal—timerequirementofdataacquisitioninengineeringproject，itdesignedahighspeeddataacquisitionsystembasedonUSBinterface．co

4、upledwithFPGA8LDSPimplementedtheroleoflogiccontr01．interfacecon—trolandsignalprocessing，togetherwithanAnalog-Digitaltransferboardachievedsignaltransfer．ItemphasizedtheprinciplesandrealizationofUSBintedacedesign，includingUSBfirmwareprogramdesign．USBdriverdesignbasedonWindowsDriverModel(WDM)a

5、ndapplica—tionprogramdesign．Withtestedbytransferringagrayimagewith256*256pixels。computingUSBchanneltransferspeedandcollectingsquare-wavesignalthroughdataacquisitionboard，thesystemisdemonstratedofcompletingthetaskofdataacquisitionwellandhavingafastdatatransmissionrate．Keywords：dataacquisitio

6、n；USB；DSPIWindowsdrivermodelO引言在工程实践的各个领域中，数据采集都是重要的一环，数据类型在数据传输量、传输速度、对传输的实时性要求等方面有所不同，比如温度数据传输量小，电压、电流信号需要不问断采集，数据传输量较高，声音数据由于采样率高使得数据量大，实时性要求高，需要高速的数据传输。因此需要考虑搭建一种通用高速数据采集平台，能够处理各种传感器采集上来的数据。USB接口具有“热插拔”、即插即用、传输速率快、可扩展接口多、支持四种不同传输模式等优点⋯，规范了各种PC外部设备的接口，是目前电子设备开发首选的接口。本文介绍是一种基于USB接口的高速据采集系

7、统。采用高速处理芯片DSP对采集数据进行信号处理，并采用FPGA作为DSP的外没，控制USB芯片和AD采集卡，在DSP、FPGA、USB和主机之间搭起一条快速数据传输通道。涉及到的内容有：系统硬件设计、DSP设计、USB固件设计、USB设备驱动程序设计和USB应用程序设计等。1系统硬件设计数据采集系统原理框图如图1所示，基本工作的模式是：收稿日期：2011一04—18I修回日期：201l一0S一28。基金项目：国家重大专项(2009ZX03006—001—02)。作者简介：向文芳(1987一)，男，湖北