基于USB的高速数据采集系统设计

论文摘要

本文充分利用高速通用串行总线(USB)所具有的传输速度快、支持热插拔、即插即用、易于扩展、占用的系统资源少等优点，将其与传统的数据采集技术相结合，设计实现了一种基于USB的集数据采集、分析、显示为一体的数据采集系统。 基于课题的研究内容，本论文首先对USB2.0总线技术进行了介绍，包括总线特征、数据流模型、传输类型等；然后详细介绍了一种基于US2.0接口技术的数据采集系统，包括硬件设计、固件设计、设备驱动程序设计和主机应用程序设计。在硬件设计部分，论文首先介绍了USB2.0接口芯片FX2 CY7C68013的性能和特点，然后给出了具体的硬件设计方案；在固件设计部分，论文先介绍了FX2的固件框架，随后详细地介绍了CY7C68013 GPIF接口模式的固件设计；在驱动程序开发部分，先引入了WDM驱动程序开发模型，然后介绍了本数据采集系统的USB设备驱动程序的设计；最后结合驱动程序完成了基于虚拟仪器LabVIEW的主机应用程序。 论文完成的基于USB总线的数据采集系统，为数据的采集提供了一种更有效、更经济、更方便的数据采集方式。

论文目录

• 创新说明
• 关于论文使用授权的说明
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 USB技术概述
• 1.3 国内外现状及研究目的
• 1.4 课题主要研究内容和主要工作
• 第二章 USB总线技术
• 2.1 USB总线的机械和电气特性
• 2.1.1 电气特性
• 2.1.1 电源
• 2.2 USB数据流模型
• 2.2.1 USB系统描述
• 2.2.2 USB的通信流
• 2.3 USB数据传输类型
• 2.4 USB总线的枚举
• 第三章 数据采集系统设计
• 3.1 USB数据采集系统的性能指标
• 3.2 USB数据采集系统设计
• 3.2.1 硬件系统构成
• 3.2.2 软件系统构成
• 第四章 硬件设计与实现
• 4.1 芯片介绍
• 4.1.1 CY7C68013芯片
• 4.1.2 模数转换芯片AD7829
• 4.1.3 可编程逻辑芯片EPM7128AE
• 4.2 硬件接口电路实现
• 4.2.1 CPLD与FX2和AD的连接
• 4.2.2 CPLD逻辑功能的实现
• 4.2.3 电源设计方案
• 第五章 固件设计
• 5.1 EZ-USB FX2固件架构
• 5.2 USB固件的实现
• 5.2.1 USB描述表
• 5.2.2 端点配置
• 5.2.3 GPIF传输
• 5.2.4 GPIF波形编程工具
• 5.2.5 GPIF设计实现
• 5.3 固件下载
• 第六章 设备驱动程序设计
• 6.1 WDM驱动程序模型
• 6.1.1 驱动程序的层次结构
• 6.1.2 驱动程序的调用
• 6.2 USB驱动程序体系
• 6.2.1 USB设备驱动程序
• 6.2.2 USB驱动程序（USBD）
• 6.2.3 主控制器驱动程序（HCD）
• 6.2.4 根集线器驱动程序
• 6.2.5 USB驱动程序装载
• 6.3 USB数据采集系统的设备驱动程序开发
• 6.3.1 开发环境
• 6.3.3 USB数据采集系统的设备驱动程序开发
• 第七章 应用程序的设计
• 7.1 LabVIEW开发平台
• 7.2 USB设备通信
• 7.2.1 用于USB通信的API函数
• 7.2.2 对设备的操作
• 7.3 用户软件的开发
• 7.3.1 外部接口的扩展
• 7.3.2 LabVIEW中调用DLL
• 7.3.4 应用程序设计
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的科研成果