usb3.0高速实时数据采集与记录系统硬件设计

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1、ｅ４击如成Ａ葦ＩＮＡＵＮＩＥＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＥＮＣＡＮＩ专业学位硕±学位论文ＨＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ害■嫌论文题目ＵＳＢ３．０高速实时数据采集与记隶系统鞭件设计专业学位类别工程硕±攀擎号２０１３２２０７０１５２挺作者姓名王早電指导教师马敏副教授Ｗ蠢■■■■■■－－－■ｍ■独剑性声明？本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了

2、文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；＾曰期；ｒ月ｒ曰＿４—论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描、等复制手段。保存汇编学位论文

3、（密的学位论文密后应遵此规）保在解守定月歡：：者签名导师签名作＾４￣：仍曰期年厂月曰＾＞７；分类号密级注1UDC学位论文USB3.0高速实时数据采集与记录系统硬件设计（题名和副题名）王早（作者姓名）指导教师马敏副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称仪器仪表工程提交论文日期2016.04.28论文答辩日期2016.05.10学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席邹见效评阅人戴志坚付在明注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。HardwareDesignofHigh-SpeedReal-Tim

4、eDtatAcquisitionandRecordingSystemBasedonUsb3.0AMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:ZaoWangSupervisor:AssociateProfessorMinMaSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘要随着现代工业和科学研究对数据实时采集与记录的要求越来越高，高速实时数据采集与记录系统在测量领域中占据越来越重要的地位。以往的数

5、据采集与记录设备大部分是围绕CAN，USB2.0，PXIe等接口进行设计，随着USB3.0总线的高速发展，USB3.0接口以传输速率快，即插即用等优势在高速数据传输领域开始普及和推广。因此，研究开发一款基于USB3.0接口的高速实时数据采集与记录系统对国内市场来说具有一定的意义。本文针对高速数据传输与大容量存储技术的实现，主要从以下几个方面进行了深入的研究：1、数据采集模块设计。数据采集模块把需要记录的模拟信号调理后进行模数转换处理，并通过缓冲模块对量化后的高速实时数字信号进行缓冲，从而得到待记录的数据。2、USB3.0接口技术的研究。本文通过对常用总线的对比研究，选择了USB3.0总

6、线作为本课题的传输总线，并深入探讨了USB3.0高速数据采集与记录系统中USB3.0总线接口的两种实现方案，最终确定了采用USB3.0专用接口控制芯片CYUSB3014来实现USB3.0接口协议，且深入研究了基于该芯片的固件程序的开发，并着重介绍了同步从设备FIFO接口设计，以及USB3.0接口逻辑控制设计。3、数据存储方案论证。本文分析研究了数据存储模块的四种实现方案，通过对比论述，总结了它们的优缺点，最终确定采用RAID磁盘阵列技术作为本课题的数据存储技术，并组建了RAID磁盘阵列完成对高速数据的实时存储。本课题设计的USB3.0高速实时数据采集与记录系统实现了高速数据采集、传输与

7、存储等功能。单通道实时采样率达到100MS/s，数据传输速率大于200MB/s。通过RAID磁盘阵列实现了较高的数据存储容量与实时存储。关键词：实时采集与记录，USB3.0，固件程序，RAID磁盘阵列IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofmodernindustryandscientificresearch,therequirementofreal-timedataacquisitionandrecordin