一、USB接口在数据采集系统中的应用(论文文献综述)
陈航[1](2021)在《基于千兆以太网的高速数据记录器设计与实现》文中提出在飞机、导弹、火箭等武器装备的研制过程中,通常需要数据记录器对试验过程中的关键数据进行接收和存储,进而对武器装备在试验中的工作状态和性能进行分析,为后期性能优化提供可靠数据支撑。随着总线通信技术和存储技术的不断进步,对某些高速数据的测试成为数据记录器重要的研究方向。根据技术指标要求,设计了高速数据记录器、综合测试台、备用读数装置,高速数据记录器可接收400Mbps的千兆以太网数据和最快10Mbps的PCM数据,并将收到的两种数据打包和存储,同时可配置IP地址、端口号、PCM数据接收码率。根据模块化设计思想,把记录器分成几个主要技术模块具体实现。详细分析了以太网物理层,使用国产PHY芯片设计了千兆以太网接口电路;说明了RS-422/485接口电路设计、接收PCM数据逻辑和配置监测逻辑;阐述了DDR3高速缓存模块硬件设计和读写控制逻辑,介绍了混合数据编帧逻辑、USB接口电路和通信实现逻辑;简要说明了数据存储模块和电源模块设计。分析了以太网通信协议,重点对千兆以太网通信逻辑进行设计,阐述了以太网可靠通信实现机制,研究了以太网通信逻辑优化策略。搭建了测试系统,对高速数据记录器记录功能和读数功能进行验证,测试结果表明记录器可以有效接收并存储400Mbps的千兆以太网数据和最快10Mbps的PCM数据,可以返回记录器实际工作状态,读数过程未出现数据丢失情况,证明基于千兆以太网的高速数据记录器满足设计指标,可以真实记录和回读飞行试验数据。
时莉[2](2021)在《基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计》文中研究表明光谱仪是利用光学原理,如光的色散、吸收、散射等,从而得到与被分析物质有关的光谱,进而分析出物质元素成分以及内部结构的物理光学设备,其在多个领域得到了广泛应用。由于单通道光纤光谱仪在波长测量范围和波长分辨率之间存在一定的制约关系,而且随着科学领域对光谱仪的性能要求越来越高,多通道光谱仪已成为各国研究的热点。光谱仪控制系统是多通道光纤光谱仪的核心部分,本文设计并制作了多通道光谱数据采集、处理及传输的控制系统,并简单介绍了多通道光谱仪的光学系统,以及结合上位机软件对多通道控制系统进行测试。在本课题设计过程中,首先对系统的总体方案进行了设计。在硬件部分,将系统分为几个模块,包括FPGA控制模块、CCD光电转换模块、A/D转换模块、USB通信模块、RS232通讯模块、电源模块以及存储模块,分别设计了各个模块的硬件电路图,完成了芯片选型等工作。根据系统设计要求,CCD器件选用线阵TCD1304DG器件,每一个通道分别对应一个CCD器件;A/D转换芯片选用专用图像处理器AD9826,选用USB2.0接口作为光谱数据传输以及控制系统与上位机通信的串口;为了提高光谱仪的处理速度,实现多个通道的同步采集,选用FPGA作为控制芯片。在软件部分,基于Verilog HDL硬件描述语言,首先介绍了系统的总体功能状态图,即光谱仪控制系统在上位机发出命令的控制下实现了光谱数据的采集、处理、存储与传输。主要介绍了CCD与AD采集控制时序的设计、光谱数据的存储与读取以及USB通信的逻辑设计。控制系统的硬件和软件部分设计完成后,结合光学系统搭建了光谱仪样机,并结合上位机软件对样机进行了测试。该系统满足预期的设计要求,能够实现多个通道之间的光谱数据的同步采集,在多通道光纤光谱仪的研究中有重要的实际意义。最后,总结了本文设计多通道光纤光谱仪所做的主要工作,并对存在的一些问题提出了下一步的研究方向。
徐剑鑫[3](2021)在《智慧灯杆控制器的设计与实现》文中认为随着智慧城市的发展,物联网技术在人们生活中的重要性也越发凸显,其中以智慧灯杆最具代表性。智慧灯杆作为智慧城市的重要节点,其功能早已不仅仅局限于照明等基础功能,所搭载的外接模块更是覆盖了日常生活的方方面面,数量上也呈爆炸式增长。传统的智慧灯杆控制器在管理外接模块时,多通过相应的硬件接口控制器实现固定的接口通信,这就导致外接模块的接入方式多样且固定,当采用其他通信协议的外接模块接入时,利用硬件接口则无法实现通信。此外,目前智慧灯杆控制器的型号、规格多种多样,各自的硬件实现也各不相同,采用硬件接口控制器的方式会导致相应的代码只能在特定的控制器上运行,移植不够灵活,与智慧灯杆的快速发展不相符。因此,随着越来越多的外接模块接入智慧灯杆控制器,需要设计具有更加灵活接入方式的智慧灯杆控制器,以满足智慧灯杆产业的发展趋势。本课题针对目前智慧灯杆控制器的接入方式,对常用的嵌入式通信协议如IIC协议、SPI协议、UART协议、USB协议进行了详细的分析。通过虚拟化技术,设计并实现了智慧灯杆控制器自适应接口模块,在物理层面提供统一的接口,在逻辑层面实现多种协议的传输,实现了外接模块的灵活接入。此外,对自适应接口资源的定义进行了研究,设计并实现了自适应接口注册流程。基于网络传输实现了接口注册规则的下发并且实现了自适应接口在智慧灯杆控制器端的注册,并充分利用控制器本身的计算资源,在控制器重启等特殊状况下可自行实现接口注册。通过自适应接口模块,智慧灯杆控制器可更加灵活的管理外接模块的接入,同时自适应接口模块不受控制器硬件实现的限制,更有利于对智慧灯杆控制器的GPIO引脚的充分利用。
刘靖[4](2021)在《基于农业物联网USB接口的FPGA边缘计算设计与实现》文中研究指明随着物联网、大数据、云计算的发展,智慧农业的展开对提高作物的产量和保护生态环境有着重要的意义。随着世界人口的增长和可耕地面积的减少恶化,世界粮食储备量的缺口仍在日益增长。因此,为了保证生态环境的绿色发展,科技兴农显得尤为重要。农业环境信息的采集对农业数字化耕种策略有很大的影响,传感器为环境信息获取的感知设备,功能不同的传感器接口类型繁多。多类接口的不同使用方法增加了农业科技设备安装、运维的难度,而实现海量环境数据实时、在线处理需要“高额”成本。本文对传感器技术、数据分析算法和硬件算法移植等部分进行研究,旨在设计与实现一种基于FPGA的传感器数据采集和边缘计算系统。实验测试结果表明本文设计的系统可稳定运行,处理结果有效可靠,可为智慧农业物联网系统提供实时数据感知、在线处理的技术支持。本文首先根据IEEE 1451标准实现I2C型传感器标准化。即选取合适的USB数据转换器将I2C型传感器接口进行USB统一化。以树莓派开发平台为数据采集系统模块,对环境信息各传感器数据进行采集、存储。然后,采用Vivado HLS工具对小波分解算法进行面向边缘计算的硬件算法移植,再经过硬件算法优化后,将其打包成IP核供Zynq-7000系列开发平台调用,以实现对原始环境数据进行小波分解的加速处理。最后,编写基于Socket的TCP应用程序,将树莓派采集模块的数据传输至FPGA边缘计算模块。其中,上位机的交互界面使用Qt编写。为简化设计、减少成本,上位机的数据传输同样使用TCP协议;同时,树莓派开发板和FPGA开发板采用接入路由器与PC进行通信的方式。在Vivado HLS环境下,采用C/C++语言进行IP核开发,具有可移植性强的特点,为本系统后续面向边缘节点数据预测模块的算法实现奠定基础。
霍东[5](2020)在《基于USB接口的恒压经络信息检测系统》文中进行了进一步梳理经络学说于两千五百年前在《黄帝内经》中被最早提出,凝结了古人的智慧,是中国传统医学的重要组成。经络是脏腑病变信息的外在体现,对经络信息的检测在指导当代临床实践方面发挥着不可替代的巨大作用。人体内部脏腑的疾病和病理变化会导致经络中导电物质发生相应的变化,进而影响经络穴位对外呈现的电阻值发生变化,这种变化的规律,便是我们设计该系统所遵循的逻辑。特别要注意到经络穴位电阻值发生的微量变化,这种微量变化是潜在疾病的先兆,早期检测有助于疾病的提早预防。我们用新技术赋能大产业,以中医传统经络学说为核心,以现代微控制器技术为手段,研制出了基于USB接口的恒压经络信息检测系统。该系统采集经络穴位电信息,将信息通过USB接口传输至上位机,上位机将接收到的信息与完备的专家数据库进行比对,最终得出关于患者全身健康情况的检测报告,并在报告中附有相应的健康指导意见。系统的硬件以基于STM32F103C8T6芯片的测量模块与基于CY7C68013A芯片的通信模块为核心,实现了对人体经络穴位电信息的数据采集与处理。考虑到采集通道较少,还采用了DG508ACJ芯片来实现8通道数据采集功能。系统的软件设计是在VC++6.0环境下开发的,主要包括下位机双MCU的固件程序设计、USB设备驱动程序和交互界面程序设计三部分。在本文中,对上述系统进行了部分实现,为便于调试,在初步版本中,以交互界面替代上位机进行功能实现。交互界面支持用户在PC端实时查看数据采集结果,还创新地加入了手机端信息交互功能,使用微信扫码即可获取数据。为检测系统可靠性和准确性,我们选用了大量的电阻来模拟人体经络穴位进行实验,结果显示测量结果与理论计算结果的误差在3%以内,表明该系统能够准确地测量出人体经络穴位电信息,比较令人满意。综上,该系统具有安全性好、准确性高、可靠性高、用户交互性好等优点,有望进入家用市场,实现患者足不出户即可享受专业的名医诊断。
庞彬尧[6](2020)在《基于STM32和USB的大容量存储器的设计》文中研究表明高速大容量存储设备是数据采集系统中不可或缺的一部分,它主要的作用是对采集数据进行实时存储和有效管理。在现代军事中,导弹占据着重要的战略地位,导弹研发过程中,各种飞行数据对于科研人员是非常重要的,这便存在了一个一直困扰研发人员的难点问题,那就是如何将采集系统测得的大量数据高速准确地保存到存储器中。本设计从这一目的出发,主要研发一种用于导弹飞行数据采集系统的大容量存储器,实现对导弹飞行数据高速有效的存储。本设计选择STM32为主控芯片,NAND FLASH为存储介质。首先,通过STM32上的异步静态存储器对采集系统的8位FIFO数据进行接收和缓存。然后将缓存的数据存储到NAND FLASH中。最后通过USB接口对NAND FLASH中的数据进行读写和删除操作,从而完成对整个系统的设计。本设计重点解决的问题:第一个问题,如何将数据准确的存储到NAND FLASH中,因为在出厂和使用过程中,都会产生无效块,从而使数据丢失。我们通过三步实现,首先,使用ECC校验对所有块进行扫描,将得到的坏块进行标记。然后建立坏块映射表,坏块映射表主要是为了使NAND FLASH的物理地址和之后文件系统的逻辑地址相互映射。最后建立保留区,通过在保留区内留一定量的有效块来代替坏块的方法实现坏块管理,还通过在使用保留区进行数据复写时均分擦除的次数的方法来实现磨损均衡。第二个问题,由于系统掉电而导致的数据丢失问题。这是因为文件系统在写入数据时,需要在写文件后将文件关闭才能完成数据写入的操作,否则数据就会丢失。而本设计所处的环境随时都有可能掉电,无法准确地在系统掉电前来关闭文件,因此需要设计掉电保护。本设计采用的方法是在写入文件时设置按时间进行阶段性自动保存的方法,这样即使掉电,也能将上一时刻的数据完整保存,防止数据丢失。
卜凡[7](2020)在《泥石流运动模型多点同步采集系统设计》文中认为泥石流作为一种地质灾害对人类和自然带来的危害越来越不容忽视。泥石流的防治措施之一是修建泥石流的防治堤坝,所以在实际应用中堤坝的设计参数起到了至关重要的作用。这些防治堤坝的修筑高度和形状均与泥石流冲击过程中泥浆对斜坡产生的压力有关,而这个压力取决于泥浆最高点与斜坡产生的相对高度。采集泥石流运动过程中的高度数据需要一个多点同步数据采集系统。本文主要研究的是基于FPGA泥石流运动模型中的多点同步信息采集系统的设计。首先在数据采集技术背景下,给出设计的整体框架图,对系统的各个模块进行分析,体现各个模块的设计要求和作用;其次对系统的硬件部分和软件部分进行说明,最后进行系统的数据采集测试。取得的成果主要有如下几个方面:(1)建立泥石流模型,利用激光测距传感器VL53L1X实现了不同介质的高速运动泥石流(模型中)的100个点在下滑过程中的高度数据的采集实验,提出了采集方案。(2)采用模块化的方法设计了系统的硬件部分。在信号的前端调理部分设计了衰减电路、滤波电路、放大电路等。在信号处理部分采用AD7909模块进行级联,将采集到的数据由模拟信号转变为数字信号,实现了对数据的同步采集。(3)将FPGA与USB技术结合,将采集到的数据通过CY7C68013A接口与上位机进行数据传输,采用Slave FIFO异步工作模式,实现对数据的缓存。(4)结合现存滤波算法提出一种适用于本实验的新型滤波算法,使得采集到的数据更加平整,提高了实验结果的采集精度。(5)在泥石流模型数据采集的环境下通过上位机的winform框架,按照时间顺序对模拟泥石流下滑过程中与实验斜坡的相对距离进行时域曲线的还原,得出不同介质的泥石流在运动过程中的峰值会发生迁移的结果。设计完成的多点同步数据采集系统在静态环境下的采集参数符合相关指标要求,经过多次不同介质泥浆配比进行模拟实验测试,测得的数据有较高的精度,系统同步性能较好,可供今后泥石流防治过程中模拟实验研究需要。
段圆梦[8](2020)在《基于USB的数据采集系统》文中研究表明随着电子技术的发展,对数据采集系统的需求变的越来越大,数据采集系统在各个领域的应用也变得越来越多,工程师对数据采集系统的研究愈加重视。本论文基于这一前提,针对含有多种信号和不同通讯方式的被测对象,设计了一款基于USB的数据采集系统。此系统以STM32F103为工具端主控芯片,对采集到的各类信号进行分析、处理后的数据信息通过USB总线实现与PC端的连接。计算机通过上位机对采集到的信息进行存储和显示,被测对象则根据上位机指令实施相应的动作。根据被测对象所支持通讯协议的不同,此系统可提供TWI、SWI等的数据通讯方式。本文在锂电池管理芯片作为应用的基础上,对硬件电路设计、软件通讯协议实现过程、DFU固件升级方法等的数据采集系统的工具端相应模块进行了设计;对PC端上位机界面、数据传输部分程序的USB具体通讯格式等进行了开发;结合应用端的被检测设备,形成了一套完整的数据采集系统,对锂电池的电压、电流、温度等的常规信息以及使用过程中的各项参数进行监测、处理和展示。本文对设计完成后的整个系统进行了测试,通过对测试结果的分析,本数据采集系统上位机运行稳定,能够实现对锂电池应用场景下的各种数据信息进行实时的采集与监测,且指令与数据的传输速度相较于传统设备获得了25%~33%左右的提升。本系统对采用TWI或SWI数据通讯方式的应用有广泛的兼容性,且对TWI通讯方式的数据传输速度做了优化,并不局限于当前的锂电池应用领域。
赖小松[9](2020)在《微弱信号采集电路的驱动及自适应滤波处理设计》文中指出数据采集技术广泛运用在军事、航空、工业测控领域,随着科技的不断发展,各领域对精度提出了更高的需求,弱电、弱光、弱磁等微弱信号的高精度采集逐渐成为了一个重要发展方向。本文依据设计要求,通过对硬件系统的模块划分,完成了针对微伏级(?V)、100KHZ宽频带微弱电压信号(直流信号精度0.002%、交流信号精度0.02%)的传输与处理设计。针对宽频带微弱电压信号,本文依据硬件LRC可调窄带滤波器,基于自适应滤波技术,设计了测频算法,通过对LRC可调窄带滤波器的实时控制完成了宽频带信号的选频滤波处理,实现了基于自适应滤波控制算法的微弱信号采集。本文首先对数据采集技术的发展进行了阐述,随后根据系统的设计需求对数据采集系统进行了模块划分,将硬件采集电路与传输、处理进行解耦,给出了驱动模块硬件与软件的详细设计方案,上位机软件以模块划分的详细设计,本文的主要工作如下:(1)驱动模块硬件与软件设计。设计了以USB为通讯接口、SRAM为中间缓存,ARM为控制核心的驱动模块,实现了对以FPGA为控制核心的采集模块的数据与指令交互,完成了与上位机的通讯程序设计,实现了AD采样数据到上位机的传输流。(2)上位机软件设计。分层与分模块设计,完成USB驱动模块、交互模块、系统管理模块、数据处理模块的软件设计。(3)自适应滤波处理设计。针对宽频带信号完成了自适应滤波处理设计,给出了本课题基于硬件窄带自适应滤波的模型,完成了自适应频率搜索算法与自适应调节步骤,驱动硬件LRC可调窄带带通滤波器实现了对输入信号的窄带滤波,提高采集精度。(4)最后给出了驱动模块的调试过程与调试结果,验证了上位机软件各模块功能的完整性,最后验证了数据处理后的结果,验证了设计的可行性。
马晨[10](2020)在《多通道高动态范围数据采集系统的研究与设计》文中进行了进一步梳理近年来,随着传感器技术和信息处理技术的发展,数据采集系统的应用领域变得越来越广泛。传感器性能的提升和物探技术的发展使得数据采集系统在动态范围、通道数量、便携性方面的要求越来越高。本文针对地球物理勘探中所用到的电磁感应传感器、地震检波器和ICP加速度传感器的信号采集需求,展开了对多通道高动态范围数据采集系统的研究与设计。本文根据采集的实际信号特点和现场的环境条件给出了数据采集卡加自适应信号匹配放大器的总体设计方案。本文首先对系统各个部分的设计方案作了详细的介绍,并对系统实际应用时涉及到的自适应放大采集技术方案和同轴电缆长线传输信号方案做了初步验证;接下来通过对信号通道上噪声分配模型的分析合理设计了数据采集卡前通道的电路,设计了24位采集电路来提高采集数据的精度,设计USB通信接口电路实现设计产品的便携性,通过研究验证放大电路和滤波电路的低噪声设计方法设计出了三通道的低噪声自适应信号匹配放大器,选用DC-DC电源和LDO电源完成了数据采集卡和自适应信号匹配放大器上的电源系统设计;然后采用Verilog HDL硬件描述语言编写FPGA逻辑控制程序,实现了数据采集卡设置工作模式、采集信号、传输数据和自适应信号匹配放大器自适应放大的硬件功能;最后利用VC++整合了数据采集卡的驱动程序,使用Lab VIEW设计了用户操作界面,研究验证了微弱信号重构的算法,并使用MATLAB实现了系统采集的微弱信号的重构功能。通过对系统的分步测试和整体的测试分析,数据采集卡和自适应信号匹配放大器的功能与性能均满足原设定的指标要求,用户操作界面和微弱信号重构程序的功能基本实现;整体系统远距离可测量±50n V±0.5V的信号,近距离可测量±0.8u V±10V的信号,系统远或近距离所测量信号的动态范围都达到140d B,解决了地球物理勘探中的传感器信号动态范围宽和信号采集现场环境复杂的难题。
二、USB接口在数据采集系统中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、USB接口在数据采集系统中的应用(论文提纲范文)
(1)基于千兆以太网的高速数据记录器设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景和意义 |
1.1.1 课题研究背景 |
1.1.2 课题研究意义 |
1.2 国内外发展现状 |
1.2.1 数据采集记录器发展现状 |
1.2.2 以太网发展现状 |
1.3 主要工作和内容安排 |
2 总体方案设计 |
2.1 系统需求分析 |
2.2 设计原则 |
2.3 系统方案设计 |
2.3.1 数据记录器 |
2.3.2 综合测试台 |
2.3.3 备用读数装置 |
2.3.4 系统模块化设计分析 |
2.4 本章小结 |
3 系统模块化设计 |
3.1 千兆以太网物理层设计 |
3.1.1 以太网物理层分析 |
3.1.2 千兆以太网接口电路设计 |
3.2 RS-422/485 模块设计 |
3.2.1 RS-422/485 接口电路设计 |
3.2.2 PCM数据接口逻辑设计 |
3.2.3 配置监测接口逻辑设计 |
3.3 DDR3 高速缓存模块设计 |
3.3.1 DDR3 电路设计 |
3.3.2 DDR3 控制逻辑设计 |
3.4 混合编帧模块设计 |
3.5 数据存储模块设计 |
3.6 USB模块设计 |
3.6.1 USB接口电路设计 |
3.6.2 USB接口逻辑设计 |
3.7 电源模块设计 |
3.8 本章小结 |
4 以太网通信逻辑实现与优化 |
4.1 以太网通信协议基础 |
4.1.1 以太网参考模型概述 |
4.1.2 IP协议概述 |
4.1.3 ARP协议概述 |
4.1.4 UDP协议概述 |
4.2 以太网通信逻辑实现 |
4.2.1 以太网通信逻辑模块化设计 |
4.2.2 UDP模块逻辑实现 |
4.2.3 ARP模块逻辑实现 |
4.2.4 协议选择模块逻辑实现 |
4.2.5 GMII_RGMII转换模块逻辑实现 |
4.3 以太网通信可靠性设计 |
4.3.1 可靠性设计分析 |
4.3.2 反馈握手机制 |
4.3.3 反馈重传机制 |
4.4 以太网通信逻辑优化策略 |
4.5 本章小结 |
5 功能测试与验证 |
5.1 以太网通信测试 |
5.1.1 UDP功能测试 |
5.1.2 ARP功能测试 |
5.1.3 通信可靠性测试 |
5.2 基于千兆以太网的高速数据记录器整体测试 |
5.2.1 测试系统搭建 |
5.2.2 记录功能测试 |
5.2.3 读数分析功能测试 |
5.3 本章小结 |
6 总结和展望 |
6.1 所做工作的总结 |
6.2 下一步工作建议与展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(2)基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究和意义 |
1.2 课题的国内外研究现状 |
1.3 现有研究存在的问题 |
1.4 本文的研究目标 |
1.5 本文的主要内容和安排 |
2 系统总体方案设计 |
2.1 光纤光谱仪的工作原理 |
2.1.1 单通道光纤光谱仪的工作原理 |
2.1.2 多通道光纤光谱仪的工作原理 |
2.2 多通道光纤光谱仪的总体结构设计 |
2.2.1 光学系统设计 |
2.2.2 数据采集系统设计 |
2.3 开发环境的搭建 |
2.3.1 FPGA开发环境的搭建 |
2.3.2 HDL仿真环境的搭建 |
2.4 系统主要性能指标 |
2.5 本章小结 |
3 多通道光纤光谱仪控制系统的硬件电路设计 |
3.1 引言 |
3.2 FPGA控制模块 |
3.2.1 FPGA技术简介 |
3.2.2 FPGA芯片选型 |
3.2.3 FPGA及其外围电路设计 |
3.3 CCD光电转换模块 |
3.3.1 CCD器件的工作原理 |
3.3.2 CCD器件的驱动方法 |
3.3.3 CCD器件的选型 |
3.3.4 CCD驱动电路设计 |
3.4 A/D转换模块 |
3.4.1 信号调理电路 |
3.4.2 A/D转换器的芯片选型 |
3.4.3 AD9826 驱动电路设计 |
3.5 USB通信模块 |
3.5.1 USB接口介绍 |
3.5.2 USB外设控制器芯片选型 |
3.5.3 USB通信接口电路设计 |
3.6 RS232 通讯模块 |
3.7 存储模块 |
3.7.1 SRAM |
3.7.2 EEPROM |
3.7.3 Flash |
3.8 电源模块 |
3.8.1 系统电源分布 |
3.8.2 电压转换电路 |
3.9 本章小结 |
4 多通道光纤光谱仪的控制系统软件设计 |
4.1 引言 |
4.2 CCD与AD采集驱动时序 |
4.2.1 CCD控制与AD采集状态 |
4.2.2 TCD1304DG驱动时序 |
4.2.3 AD9826 时序分析 |
4.3 光谱数据存储与读取 |
4.3.1 SRAM时序分析 |
4.3.2 数据存储与读取状态 |
4.4 USB通信控制 |
4.4.1 信号的传输与通讯 |
4.4.2 CY7C68013A的固件设计 |
4.5 本章小结 |
5 光谱仪样机测试 |
5.1 上位机测试软件 |
5.2 样机测试 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 ·攻读学位期间所获学术成果 |
(3)智慧灯杆控制器的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 论文结构安排 |
第二章 需求分析与控制器设计 |
2.1 需求分析 |
2.2 控制器设计 |
2.2.1 自适应接口物理结构 |
2.2.2 软件架构设计 |
2.2.3 控制器资源介绍 |
2.3 相关技术 |
2.3.1 虚拟化技术 |
2.3.2 LwIP与MQTT简介 |
2.3.3 JSON简介 |
2.4 本章小结 |
第三章 自适应接口及注册机制的设计 |
3.1 接口虚拟化 |
3.1.1 IIC接口虚拟化 |
3.1.2 SPI接口虚拟化 |
3.1.3 UART接口虚拟化 |
3.1.4 基于USB协议虚拟串口 |
3.2 自适应接口的设计 |
3.2.1 自适应接口模块架构设计 |
3.2.2 自适应接口模板的定义 |
3.3 自适应接口资源的定义 |
3.3.1 接口基本属性 |
3.3.2 接口行为属性 |
3.3.3 接口能力属性 |
3.3.4 自适应接口资源的定义 |
3.4 自适应接口注册机制的设计 |
3.4.1 网络传输阶段的设计 |
3.4.2 控制器注册阶段的设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 自适应接口及注册机制的实现 |
4.1 自适应接口的实现 |
4.1.1 虚拟IIC接口的实现 |
4.1.2 虚拟SPI接口的实现 |
4.1.3 虚拟UART接口的实现 |
4.1.4 基于USB协议的虚拟串口实现 |
4.1.5 自适应接口模块的实现 |
4.2 自适应接口注册机制的实现 |
4.2.1 网络传输阶段的实现 |
4.2.2 控制器注册阶段的实现 |
4.3 相关功能模块的实现 |
4.3.1 cJSON的移植及数据解析 |
4.3.2 接口注册信息存储 |
4.4 本章小结 |
第五章 控制器测试 |
5.1 测试环境搭建 |
5.2 自适应接口测试 |
5.3 接口信息注册测试 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(4)基于农业物联网USB接口的FPGA边缘计算设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 农业物联网研究现状 |
1.2.2 FPGA技术发展及其应用现状 |
1.3 课题来源 |
1.4 论文主要研究内容与章节安排 |
1.4.1 主要研究目标和内容 |
1.4.2 本文章节安排 |
1.5 本章小结 |
第二章 相关开发平台及硬件设备 |
2.1 基于树莓派的采集节点 |
2.1.1 传感器简介 |
2.1.2 USB转换器简介 |
2.1.3 树莓派简介 |
2.2 基于FPGA的边缘计算节点 |
2.2.1 Xilinx Zynq-7000 系列简介 |
2.2.2 Zynq设计工具 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于USB接口的驱动设计与实现 |
3.1 使用接口简介 |
3.1.1 I~2C接口 |
3.1.2 USB接口 |
3.2 I~2C驱动 |
3.2.1 I~2C驱动框架 |
3.2.2 主要结构体 |
3.3 USB驱动 |
3.3.1 USB驱动架构 |
3.3.2 USB驱动逻辑结构和传输方式 |
3.3.3 USB请求块 |
3.4 USB接口驱动的实现 |
3.4.1 I~2C接口驱动 |
3.4.2 USB接口驱动 |
3.5 传感器描述文件 |
3.6 驱动内核编译 |
3.7 本章小结 |
第四章 面向边缘计算的FPGA软硬件协同设计实现 |
4.1 边缘计算的FPGA实现方案 |
4.2 小波分解基础 |
4.2.1 小波变换发展 |
4.2.2 小波变换数学依据 |
4.2.3 几种常见的小波基函数 |
4.2.4 小波分解 |
4.3 边缘计算硬件模块设计 |
4.3.1 HLS简介 |
4.3.2 小波分解硬件IP实现 |
4.3.3 边缘计算硬件加速模块实现 |
4.4 系统软件设计 |
4.4.1 嵌入式开发环境的搭建 |
4.4.2 QTE开发环境的安装 |
4.5 本章小结 |
第五章 整体架构及系统实现 |
5.1 整体系统架构定义 |
5.2 PL与PS端交互设计 |
5.2.1 AXI总线 |
5.2.2 PL与 Linux系统的数据交互 |
5.3 数据传输及上位机实现 |
5.3.1 Socket数据传输 |
5.3.2 上位机环境的搭建与实现 |
5.4 整体系统的实现 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(5)基于USB接口的恒压经络信息检测系统(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 选题背景及意义 |
1.2 经络信息检测机理 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内经络研究现状 |
1.3.2 国外经络研究现状 |
1.3.3 国内外经络信息检测系统研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 USB经络信息检测系统总体方案设计 |
2.1 系统总体方案设计 |
2.2 技术指标与技术特点 |
2.2.1 技术指标 |
2.2.2 技术特点 |
2.3 本章小结 |
第3章 USB经络信息检测系统硬件设计 |
3.1 系统硬件总体结构 |
3.2 核心芯片选型 |
3.2.1 测量芯片选型 |
3.2.2 通信芯片选型 |
3.3 STM32F103C8T6 芯片及其外围电路 |
3.3.1 STM32F103C8T6 芯片技术特性 |
3.3.2 STM32F103C8T6 芯片外围电路 |
3.4 CY7C68013A芯片及其外围电路 |
3.4.1 CY7C68013A芯片技术特性 |
3.4.2 CY7C68013A芯片外围电路 |
3.5 通信电路设计 |
3.6 信息采集电路设计 |
3.7 恒压电路与穴位探测电路设计 |
3.8 信号调整电路设计 |
3.9 电源电路设计 |
3.10 本章小结 |
第4章 USB经络信息检测系统软件设计 |
4.1 系统软件设计总体概述 |
4.2 测量模块程序设计 |
4.2.1 A/D采集程序设计 |
4.2.2 STM32F103C8T6 芯片中断程序设计 |
4.2.3 PWM产生子程序设计 |
4.2.4 PWM测量子程序设计 |
4.3 通信模块程序设计 |
4.3.1 Cypress固件开发工具和固件基本框架 |
4.3.2 通信模块主程序设计 |
4.3.3 用户自定义请求程序设计 |
4.3.4 CY7C68013A芯片串口中断程序设计 |
4.4 交互界面程序设计 |
4.4.1 USB设备驱动程序的修改与安装 |
4.4.2 USB设备的编程和重要函数介绍 |
4.4.3 交互界面程序设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 USB经络信息检测系统调试分析 |
5.1 电源电路调试分析 |
5.2 恒压电路、穴位探测电路调试分析 |
5.3 模拟电压采集调试分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)基于STM32和USB的大容量存储器的设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 课题来源与背景 |
1.2 存储器的发展历史及现状 |
1.3 大容量存储系统的国内外研究现状 |
1.4 本设计主要工作和内容安排 |
2.系统总体设计 |
2.1 系统总体架构 |
2.1.1 系统的技术要求 |
2.1.2 系统的总体设计方案 |
2.2 FLASH存储器类型与选型 |
2.2.1 NAND FLASH和 NOR FLASH的区别 |
2.2.2 NAND FLASH的选型 |
2.3 主控芯片的选型 |
2.3.1 常用NAND FLASH控制器 |
2.3.2 MCU的选型和主要性能 |
2.3.3 USB通讯功能的实现 |
2.4 系统设计的主要工作 |
2.5 本章小结 |
3.系统硬件电路设计 |
3.1 主控制器最小系统设计 |
3.1.1 电源电路设计 |
3.1.2 时钟电路设计 |
3.1.3 调试电路设计 |
3.1.4 复位电路设计 |
3.2 USB接口电路 |
3.3 存储器接口电路 |
3.4 其他电路设计 |
3.5 本章小结 |
4.系统的软件设计 |
4.1 系统软件的整体工作流程 |
4.2 NAND FLASH的阵列操作 |
4.2.1 NAND FLASH的组织结构 |
4.2.2 NAND FLASH主要逻辑实现 |
4.2.3 ECC纠错设计 |
4.2.4 坏块管理和磨损均衡 |
4.3 FAT文件系统的移植 |
4.3.1 FAT文件系统的简介 |
4.3.2 FAT文件系统的实现 |
4.3.3 掉电保护设计 |
4.4 USB固件程序设计 |
4.4.1 USB简介 |
4.4.2 USB固件程序的移植 |
4.5 本章小结 |
5.系统调试及结果分析 |
5.1 系统的整体测试方案 |
5.2 数据存储测试 |
5.3 USB接口测试 |
5.4 本章总结 |
6.结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(7)泥石流运动模型多点同步采集系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的背景和意义 |
1.2 数据采集系统发展历程及研究动态 |
1.3 课题研究的来源和主要内容 |
1.4 论文结构安排 |
1.5 本章小结 |
第2章 系统总体方案设计及相关技术 |
2.1 系统设计目标 |
2.1.1 采集指标要求 |
2.1.2 实验目的 |
2.2 系统总体框架设计 |
2.2.1 数据采集模块部分分析 |
2.2.2 数据处理模块部分分析 |
2.2.3 数据分析模块部分分析 |
2.3 信号采集相关理论及技术 |
2.3.1 信号采集理论 |
2.3.2 FPGA技术 |
2.3.3 USB总线技术 |
2.3.4 I2C总线协议 |
2.4 本章小结 |
第3章 系统硬件设计 |
3.1 数据采集模块硬件设计 |
3.1.1 .传感器采集模块 |
3.1.2 电源设计 |
3.1.3 衰减电路 |
3.1.4 滤波电路 |
3.1.5 放大电路 |
3.1.6 A/D转换电路 |
3.2 数据处理模块硬件设计 |
3.2.1 采集数据存储设计 |
3.2.2 数据传输模块设计 |
3.2.3 FPGA最小系统 |
3.3 数据采集系统PCB板抗干扰设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 系统软件设计 |
4.1 FPGA控制逻辑设计 |
4.1.1 程控增益模块逻辑设计 |
4.1.2 模数转换器AD7609控制逻辑设计 |
4.1.3 激光传感器数据传输逻辑设计 |
4.2 USB接口逻辑设计 |
4.2.1 异步Slave FIFO的写时序 |
4.2.2 异步Slave FIFO的读时序 |
4.3 系统上位机程序设计 |
4.3.1 固件程序设计 |
4.3.2 驱动程序设计 |
4.3.3 上位机程序设计 |
4.4 本章小结 |
第5章 系统调试与实现 |
5.1 数据采集结果 |
5.1.1 实验数据拟合 |
5.1.2 泥石流模实验的信息采集结果 |
5.2 数据滤波结果 |
5.3 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的研究成果 |
(8)基于USB的数据采集系统(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外发展现状 |
1.3 本设计主要内容 |
1.4 论文章节安排 |
第二章 数据采集系统总体架构 |
2.1 总体设计与性能需求 |
2.1.1 系统总体设计 |
2.1.2 系统性能需求 |
2.2 系统基本架构 |
2.3 主控芯片及下位机芯片简介 |
2.3.1 STM32F103简介 |
2.3.2 锂电池管理芯片简介 |
2.4 本章小结 |
第三章 硬件设计 |
3.1 电路原理设计 |
3.1.1 电源模块 |
3.1.2 USB硬件模块 |
3.1.3 通讯接口模块 |
3.1.4 抗干扰设计 |
3.1.5 其余模块 |
3.2 PCB设计 |
3.3 本章小结 |
第四章 软件设计 |
4.1 下位机通讯协议 |
4.1.1 TWI通讯协议 |
4.1.2 SWI通讯协议 |
4.2 DFU设计 |
4.3 USB通讯协议 |
4.3.1 USB描述符 |
4.3.2 USB的枚举 |
4.3.3 USB包数据传输过程 |
4.3.4 USB数据传输类型 |
4.4 其余相关模块设计 |
4.4.1 系统运行方式 |
4.4.2 其余模块设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 上位机设计 |
5.1 上位机设计所需技术 |
5.2 上位机界面设计 |
5.2.1 主菜单及Monitor设计 |
5.2.2 Register与 Memory设计 |
5.2.3 Calibrate与 Advanced Comm设计 |
5.2.4 FW Update设计及其它 |
5.3 上位机通讯设计 |
5.3.1 标准通信方式 |
5.3.2 CFG通讯方式 |
5.4 本章小结 |
第六章 系统性能测试 |
6.1 监测实时性测试 |
6.2 传输时延对比 |
6.3 本章小结 |
第七章 成果与展望 |
7.1 成果展示 |
7.2 总结与展望 |
7.2.1 总结 |
7.2.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1.基本情况 |
2.教育背景 |
3.攻读硕士学位期间的研究成果 |
3.1 发表学术论文 |
3.2 申请(授权)专利 |
3.3 参与科研项目及获奖 |
(9)微弱信号采集电路的驱动及自适应滤波处理设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 课题研究目的与主要任务 |
1.4 本文结构安排 |
第二章 数据采集系统总体设计 |
2.1 设计需求分析 |
2.2 系统整体方案 |
2.3 微弱信号检测技术 |
2.4 驱动模块硬件整体设计 |
2.4.1 驱动硬件电路组成 |
2.4.2 传输接口电路方案 |
2.4.3 双核交互方案 |
2.5 数据采集系统软件结构及组成 |
2.5.1 驱动模块软件设计方案 |
2.5.2 上位机软件设计方案 |
2.6 自适应滤波技术方案 |
2.7 本章小结 |
第三章 数据采集系统驱动模块及上位机软件设计 |
3.1 驱动模块硬件设计 |
3.1.1 ARM电路 |
3.1.2 USB接口电路 |
3.1.3 SRAM存储电路 |
3.2 驱动模块软件设计 |
3.2.1 驱动模块总体软件设计 |
3.2.2 USB接口驱动软件及数据帧设计 |
3.2.3 SRAM驱动软件设计 |
3.2.4 双控制器通讯软件及数据帧设计 |
3.3 上位机软件设计 |
3.3.1 软件总体设计 |
3.3.2 USB驱动模块设计 |
3.3.3 交互模块设计 |
3.3.4 系统管理模块设计 |
3.3.5 数据处理模块设计 |
3.4 本章总结 |
第四章 自适应滤波处理 |
4.1 低频段数字滤波设计 |
4.1.1 FIR低通滤波设计 |
4.1.2 均值滤波 |
4.2 自适应频率搜索 |
4.2.1 时域测频及缺点 |
4.2.2 频域测频 |
4.3 自适应调节 |
4.4 本章小结 |
第五章 测试与验证 |
5.1 驱动模块调试 |
5.1.1 USB接口芯片调试 |
5.1.2 SRAM存储芯片调试 |
5.1.3 双核串口通讯逻辑验证 |
5.2 上位机软件功能测试与验证 |
5.2.1 交互模块功能测试 |
5.2.2 系统管理模块功能测试 |
5.2.3 数据处理模块功能测试 |
5.3 数据处理模块性能及系统指标测试 |
5.3.1 数字低通滤波测试 |
5.3.2 直流精度测试 |
5.3.3 交流信号性能测试 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(10)多通道高动态范围数据采集系统的研究与设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 课题的研究目标和主要内容 |
1.4 本文结构安排 |
第2章 系统方案设计与关键技术方案验证 |
2.1 系统组成简介 |
2.2 数据采集卡的方案设计 |
2.3 自适应放大器的方案设计 |
2.4 系统电源的方案设计 |
2.4.1 数据采集卡的电源方案设计 |
2.4.2 自适应放大器的电源方案设计 |
2.5 系统软件的方案设计 |
2.6 自适应放大采集技术方案验证 |
2.6.1 自适应放大采集技术简介 |
2.6.2 自适应放大采集技术功能原理 |
2.6.3 自适应放大采集技术方案时域验证 |
2.6.4 自适应放大采集技术方案频域验证 |
2.7 同轴电缆长线传输信号方案验证 |
2.8 本章小结 |
第3章 系统硬件电路设计 |
3.1 数据采集卡的前通道设计 |
3.1.1 多级放大电路噪声模型及噪声分配 |
3.1.2 恒流源电路设计 |
3.1.3 交直流耦合选择电路设计 |
3.1.4 PGA202程控放大电路设计 |
3.1.5 衰减电路设计 |
3.1.6 RC低通滤波网络设计 |
3.2 24位采集电路设计 |
3.3 USB通信接口电路设计 |
3.3.1 FT232H简介 |
3.3.2 USB通信接口电路 |
3.4 数据采集卡的主控电路设计 |
3.5 自适应放大器的硬件电路设计 |
3.5.1 电路低噪声设计方法研究验证 |
3.5.2 低噪声仪用放大电路设计 |
3.5.3 低噪声高通滤波电路设计 |
3.5.4 低噪声低通滤波电路设计 |
3.5.5 低噪声程控放大电路设计 |
3.5.6 增益跟随电路设计 |
3.5.7 微弱信号范围监测电路设计 |
3.5.8 数字隔离电路设计 |
3.6 电源模块设计 |
3.7 本章小结 |
第4章 FPGA的逻辑程序设计 |
4.1 ADS1271控制模块设计 |
4.2 FIR滤波模块设计 |
4.3 数据转换模块设计 |
4.4 触发模块设计 |
4.4.1 上升沿自触发模块 |
4.4.2 外脉冲触发模块 |
4.5 FIFO模块设计 |
4.6 数据传输模块设计 |
4.7 硬件设置模块设计 |
4.7.1 采样率设置模块 |
4.7.2 PGA202增益设置模块 |
4.7.3 恒流源设置模块 |
4.7.4 耦合方式设置模块 |
4.7.5 触发设置模块 |
4.8 自适应放大功能模块设计 |
4.8.1 信号监测模块 |
4.8.2 放大控制模块 |
4.9 本章小结 |
第5章 系统软件的设计 |
5.1 数据采集卡驱动程序的设计 |
5.1.1 D2XX功能介绍 |
5.1.2 数据采集卡的驱动程序 |
5.2 用户界面程序的设计 |
5.2.1 用户界面程序的设计结构 |
5.2.2 用户界面功能的设计 |
5.3 系统微弱信号重构的MATLAB实现 |
5.3.1 微弱信号重构算法的简介 |
5.3.2 微弱信号重构算法的仿真验证 |
5.3.3 系统微弱信号重构的MATLAB程序 |
5.4 本章小结 |
第6章 系统的测试 |
6.1 系统功能测试 |
6.1.1 自适应放大器功能测试 |
6.1.2 采集部分软硬件功能测试 |
6.1.3 MATLAB重构程序功能测试 |
6.2 数据采集卡性能测试 |
6.2.1 幅度一致性测试 |
6.2.2 相位一致性测试 |
6.2.3 道间抑制比测试 |
6.2.4 输入噪声测试 |
6.2.5 最小信号分辨能力测试 |
6.2.6 恒流源带载能力测试 |
6.3 自适应放大器性能测试 |
6.3.1 输入噪声测试 |
6.3.2 响应误差测试 |
6.3.3 最小信号分辨能力测试 |
6.4 系统动态范围测试分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
四、USB接口在数据采集系统中的应用(论文参考文献)
- [1]基于千兆以太网的高速数据记录器设计与实现[D]. 陈航. 中北大学, 2021(09)
- [2]基于FPGA的多通道光纤光谱仪控制系统设计[D]. 时莉. 烟台大学, 2021(11)
- [3]智慧灯杆控制器的设计与实现[D]. 徐剑鑫. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于农业物联网USB接口的FPGA边缘计算设计与实现[D]. 刘靖. 内蒙古大学, 2021(12)
- [5]基于USB接口的恒压经络信息检测系统[D]. 霍东. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]基于STM32和USB的大容量存储器的设计[D]. 庞彬尧. 中北大学, 2020(09)
- [7]泥石流运动模型多点同步采集系统设计[D]. 卜凡. 成都理工大学, 2020(04)
- [8]基于USB的数据采集系统[D]. 段圆梦. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [9]微弱信号采集电路的驱动及自适应滤波处理设计[D]. 赖小松. 电子科技大学, 2020(07)
- [10]多通道高动态范围数据采集系统的研究与设计[D]. 马晨. 北华航天工业学院, 2020(08)