基于USB2.0的一体化虚拟仪器的软件设计与实现

论文摘要

目前虚拟仪器技术已经成为电子测量仪器领域技术发展的一个重要方向，USB接口技术也已经成为计算机标准接口技术之一，本文针对传统的测试分析仪器设备存在的一些不足之处，提出了一种可行的基于USB2.0的虚拟仪器软件设计方案。该虚拟仪器主要实现数字存储示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、电压表、信号发生器的功能。本文首先研究了虚拟仪器技术和USB技术，针对所要实现的功能，进行了总体设计。其次研究了本文所使用的USB2.0接口芯片CY7C68013A，设计了固件程序和CPLD程序。然后在EZ-USB通用设备驱动程序（GPD）的基础上设计了USB设备驱动程序，并编写了安装信息文件（INF文件）。并且针对虚拟仪器所要实现的功能和所要达到的性能指标，设计了用户界面应用程序和应用程序与驱动程序的通信程序。最后对程序和USB模块进行了调试，各项功能基本实现，计算机可以和硬件电路通信，并能准确地传输数据，达到了预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 虚拟仪器国内外研究现状及发展概况
• 1.3 本文所做工作及各章节安排
• 2 相关技术简介和总体设计
• 2.1 虚拟仪器概述
• 2.2 USB简介
• 2.3 系统总体设计
• 2.4 系统硬件总体设计介绍
• 2.5 系统软件总体设计
• 2.5.1 软件需求分析
• 2.5.2 软件设计
• 2.6 关键技术
• 2.7 本章小结
• 3 固件和CPLD程序
• 3.1 固件程序
• 3.1.1 USB接口芯片简介
• 3.1.2 固件程序架构简介
• 3.1.3 EZ-USB FX2从属FIFO简介
• 3.1.4 固件程序的设计
• 3.1.4.1 USB数据传输模块的设计
• 3.1.4.2 其它功能芯片的控制
• 3.2 CPLD程序
• 3.2.1 高速数据传输模块的设计
• 3.2.1.1 异步从属写时序
• 3.2.1.2 异步从属读时序
• 3.2.1.3 异步从属读写时序
• 3.2.2 CPLD与CY7C68013A通信模块的设计
• 3.2.3 其它模块
• 3.3 本章小结
• 4 驱动和应用程序
• 4.1 驱动程序
• 4.1.1 WDM驱动程序知识简介
• 4.1.2 USB驱动程序知识简介
• 4.1.3 驱动程序编程环境简介
• 4.1.4 驱动程序的设计
• 4.1.5 安装信息文件的设计
• 4.2 用户界面应用程序
• 4.2.1 应用程序开发环境
• 4.2.2 用户界面程序总体设计
• 4.2.3 用户界面应用程序详细设计
• 4.2.3.1 主界面的设计
• 4.2.3.2 数据采集模块的设计
• 4.2.3.3 数据分析与处理模块的设计
• 4.2.3.4 波形显示模块的设计
• 4.2.3.5 数据存储与回放模块的设计
• 4.2.3.6 信号发生器模块的设计
• 4.3 应用程序与驱动程序的通信
• 4.3.1 相关知识简介
• 4.3.2 应用程序与驱动程序通信的设计
• 4.3.2.1 打开和关闭设备模块的设计
• 4.3.2.2 参数设置模块的设计
• 4.3.2.3 批量读数据模块的设计
• 4.3.2.4 批量写数据模块的设计
• 4.4 本章小结
• 5 系统调试
• 5.1 固件和CPLD程序的调试
• 5.2 应用程序的调试
• 5.2.1 应用程序在计算机上的调试
• 5.2.2 应用程序在开发板上的调试
• 5.3 USB2.0的调试
• 5.4 调试结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 模拟输入信号调理电路原理图