基于USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件部分主要由：固件程序設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和USB驅(qū)動程序設(shè)計(jì)三部分組成。

2.1固件程序設(shè)計(jì)
固件程序中AD7829的轉(zhuǎn)換脈沖/CONVST是由LPC2132 的P0.18 口發(fā)出，當(dāng)AD7829轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出有效低電平，LPC2132接到有效電平后，發(fā)下一路地址（通過A0，A1，A2的高低電平配置）給AD7829，然后讀數(shù)據(jù)，當(dāng)AD7829的/RD和/CS信號有效時，將數(shù)據(jù)讀人LPC2132的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的同時將下一路的地址打人，這樣循環(huán)采集8路模擬輸入，直到數(shù)據(jù)采集結(jié)束。
LPC2132與ISP1581之間的通信時靠LPC2132給ISP1581發(fā)送命令和數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的。通過ISP1581的INT中斷信號與微控制器LPC2132的EINT0口相連，當(dāng)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)成功時會產(chǎn)生中斷，固件程序?qū)@些中斷進(jìn)行響應(yīng)并完成設(shè)備的配置。設(shè)備固件程序采用Keil C進(jìn)行編寫，包括主循環(huán)程序、中斷服務(wù)程序、USB標(biāo)準(zhǔn)請求處理和批量數(shù)據(jù)傳送請求處理4部分。如圖3所示。

圖3 固件程序框圖

2.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
應(yīng)用程序包括Win32DLL程序和用戶應(yīng)用程序。Win32動態(tài)連接庫是包含共享函數(shù)庫的二進(jìn)制文件，可以被多個應(yīng)用程序同時使用。客戶應(yīng)用程序則是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能的軟件程序，在本系統(tǒng)中采用Visual C++進(jìn)行編寫。
2.3 USB系統(tǒng)驅(qū)動程序設(shè)計(jì)
USB系統(tǒng)驅(qū)動程序采用分層結(jié)構(gòu)模型，如圖 4 所示。選用Microsoft公司提供的Windows驅(qū)動開發(fā)工具Windows DDK。

圖 4 USB分層驅(qū)動模型

應(yīng)用程序通過Win32 子系統(tǒng)利用一個Windows定義的軟件接口(API)來同根集線器驅(qū)動程序進(jìn)行通信。而USB根集線器驅(qū)動程序則要通過USBDI(通用串行總線驅(qū)動程序接口) 來實(shí)現(xiàn)同通用串行總線驅(qū)動程序(USBD)的通信。然后, US2BD會選擇兩種主控制器驅(qū)動程序之一來同其下方的主控制器進(jìn)行通信。最后,主控制器驅(qū)動程序會直接實(shí)現(xiàn)對USB 物理總線的訪問。在USB可用之前, 必須對其進(jìn)行配置和接口選擇, 然后所選擇接口的各個管道才是可用的。在USBDI的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程將大大簡化, 用戶不用關(guān)心IRP的類型, 而只需要在相應(yīng)的分發(fā)例程中通過構(gòu)造USB塊并將其通過USBDI發(fā)送下去,就可以實(shí)現(xiàn)對USB設(shè)備的控制[5]。

3 結(jié)束語
USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它具有安裝方便，支持即插即用，易于擴(kuò)展，電磁干擾小，性價比高等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)采用ARM7 芯片LPC2132和USB 2．0接口控制芯片ISP1581，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)。在實(shí)驗(yàn)測試中，使用信號發(fā)生器生成8路模擬信號并將其接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入端，在PC機(jī)上可顯示出對應(yīng)的8路模擬信號波形，單路采樣率為150 kSPS，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，證明了設(shè)計(jì)的正確性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)
[1] 王立萍，吳黎明．基于嵌入式USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā) [J]． 電子測量技術(shù)，2007，30（9）：24~26
[2] ISP1581 Users Manual [Z]．Philips Corp
[3] 周立功,張華．深入淺出ARM7[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005．52~53．
[4] 張廣利，閻有運(yùn)．基于AT89S52的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J] ．儀器儀表用戶，2008，03：33~35．
[5] 周沖，劉鎮(zhèn)．基于AT89S52的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J] ．科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7（22）：5935~5938