基于USB20的线阵CCD数据采集系统的研究

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1、摘要在实际数据采集项目中，由于数据量比较庞大，并且需要进行实时采集，这就需要一套可靠的数据采集与传输系统。随着对采集速率的要求日益增高，传统的基于PCI等计算机总线的数据采集技术由于受系统可靠性等闪素的限制，已经达到了性能的瓶颈。本文讨论了一种基于USB2．0和CPLD的线阵CCD数据采集系统的设计和实现方法。本数据采集系统采用CPLD作为主控制器，它控制模拟信号的A／D转换、在RAM中存储转化后的数字信号，然后将采集的数据送入USB接口。最后经USB将数据读入计算机存储和处理。论文首先简述了USB协议，包括体系结构、数据流模型、总线枚举、USB

2、事物处理、传输类型等；然后介绍了电荷耦合器件的基本原理和本系统采用的线阵CCDTCDl500C的基本结构和性能特点，然后给出了基于USB2．0的数据采集与处理系统的设计方案，包括硬件设计和软件设计两部分。在硬件设计部分，先讨论了基于USB2．0接口芯片CY7C68013的USB接口的硬件设计，然后给出了CPLD部分和AD转换系统的硬件设计方案。在软件设计部分，介绍了FX2的固件框架，详细讨论了USB接uGPIF接u模式的同件设计，接着讨论了主机应用程序的设计和USB驱动程序的使用。最后将系统的软硬件设计相结合，实现了对系统调试与性能测试。研制开发

3、的线阵CCD数据采集系统不仪可以应用于普通的数据采集，还可以用于工业生产中如等离子电视玻璃基板的电极缺陷检查等众多领域。关键词：USB2．0线阵CCD数据采集固件GPIF东南大学硕士学位论文AbstractIndataacquisitionandtransmissionsystem,theamountofdataisalwayslargeandthesystemalwaysneedsreal—timedataacquisition．Therefore，thesystemofdataacquisitionandtransmissionmustbes

4、tronglyreliable．Asthedemandingrequestofhi【ghspeedofdataacquisition，traditionaldataacquisitiontechnologybasedonPCIislimitedbystabilityofsystem．Theircapabilitycomestotheboaleneck．AdataacquisitionandtransmissionsystemoflinearCCDbasedonUSB2．0andCPLDisdiscussedinthepaper．Thedataac

5、quisitionsystemUSeSCPLDasthemaincontroller．whichcontrols们convertertoconvertanalogsignaltodigitalsignal．makesR声MtoreceivedigitalsignalfromA／DconverterandtransferdigitaldatatointerfaceUSB．ComputerreadsthedatathroughUSBinterfaceandwillprocess也edatafarther．Inthepaper,theUSB2．0pro

6、tocolisintroduced，includingsystemframework，datastreammodel，busenumeration．USBtransactionprocessingandtransmissiontypes．Then，thedesigngivestheprincipleofCCDandthesensorTCD1500Cwhichisusedinthesystem．Furthermore，thewholedesignofdataacquisitionandtransmissionsystemisputforward，w

7、hichincludesthehardwarepartandthesoftwarepart．Inthehardwarepart，thedesigninclude也eUSB2．0chipCY7C68013，CPLDpartandADconverterpart．Inthesoftwarepart．thepaperintroducesthefirmwareframeworkofFX2andgivesthefirmwaredesignofGPIFmodeofUSB．ThenthedesignofPCapplicationandtheusingofUSBd

8、riverarediscussed．Finally,thehardwareandsoftwarealeintegratedandthes