陈明明[1]2008年在《基于USB接口的数据采集系统的研究与设计》文中研究表明通用串行总线(USB)具有成本低,使用方便,支持热插拔,传输速率高,功耗低等优点,已被广泛应用于PC机及嵌入式系统中。采用USB接口进行数据采集是本课题的一大特点。本文首先研究了USB接口的通信协议,包括USB基本架构与总线结构,硬件规范,NRZI编码方式,控制传输、批量传输、中断传输以及等时传输四种USB数据传输方式,设备枚举及USB设备描述符等内容。接着,通过ATMEL的89S52单片机和Philips公司的PDIUSBD12接口芯片实现了模拟信号的采集与传输。其具体实现过程包括单片机端的固件程序设计,USB设备驱动程序设计及其上位机应用程序设计叁大模块。固件编程设计采用分层结构进行,实现了USB协议的解析和应答,完成了模拟信号的采集和传输等过程,并且通过给出部分源程序代码和程序流程图,采用从下向上的层次顺序详细研究了硬件提取层、PDIUSBD12命令接口层、中断服务程序、标准设备请求及主循环程序的实现过程。USB设备驱动程序为上位机应用程序访问硬件设备提供了统一的软件接口,USB的设备驱动程序必须符合Microsoft定义的Win32驱动程序模型(Win32Driver Model,WDM)规格。在此本文选用Numega公司的第叁方驱动程序开发工具DriverStudio,由于它所含的DriverWorks工具提供独特的DriverWizard向导,包含丰富的例子和库的完整源代码,可以引导用户根据实际需要完成设备驱动程序开发的全过程,所以利用它大大简化了设备驱动程序的开发过程。上位机应用程序采用了C++Builder开发工具,通过调用Win32 API函数的打开设备CreateFile0、读/写设备WriteFile0/ReadFile0、I/O设备控制DeviceIOControl0及关闭设备CloseFile0等函数即可实现与基于USB接口的数据采集系统的通信。本设计实现了外部信号的采集并通过USB接口传输到PC机上实现了实时显示。本系统由于引入了USB接口,较以前的传统接口提高了数据传输的速率,支持热插拔,使用更方便。
刘砚一[2]2007年在《基于FPGA的USB接口数据采集系统研究》文中提出随着科学技术水平的不断提高,在科研和生产过程中为了更加真实的反映被测对象的性质,对测试系统的性能要求越来越高。传统的测试装置,由于传输速度低或安装不便等问题已不能满足科研和生产的实际需要。USB技术的出现很好的解决了上述问题。USB总线具有支持即插即用、易于扩展、传输速率高(USB2.0协议下为480Mbps)等优点,已逐渐得到广泛的应用。本课题研究并设计了一套基于USB2.0的数据采集系统。论文首先详细介绍了USB总线协议,然后从系统的总体结构、硬件电路、软件程序以及系统性能检测等几个方面,详细阐述了系统的设计思想和实现方案。系统采用双12位A/D转换器,提供两条模拟信号通道,可以同时采集双路信号,最高的采样率为200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。论文详细介绍了其在Slave FIFO接口模式下的电路设计和程序设计。系统应用FPGA芯片作系统的核心控制,控制系统的数据采集和与USB接口芯片的数据交换,并产生其中的逻辑控制信号和时序信号。同时应用FPGA芯片作系统的核心控制可提高了系统稳定性、减小设备的体积。系统的软件设计,主要包括FPGA芯片中的逻辑、时序控制程序、8051固件程序、客户应用程序及其驱动程序。客户端选择了微软的Visual Studio 6.0 C++作开发平台,虽然增加了复杂程度,但是软件执行效率及重用性均得到提高。最后,应用基于USB2.0的数据采集系统测试标准信号及电木的导热系数,以验证测试系统的可靠信与准确性。
刘巍[3]2011年在《基于USB接口和FPGA的多通道数据采集系统的研究》文中研究表明在空间环境探测中,需要及时高效地采集、存储和处理空间环境探测仪器所获得的科学数据,以便于进一步开展科学研究。COTS(Commercial-Off- The-Shelf)意为商业现货,它在性能指标上能够满足空间探测仪器的需求,同时比宇航级和军品级器件成本低且易获得。将COTS器件应用于快速响应航天器的空间环境探测仪器能够大大降低其研制成本、缩短研制周期,同时能满足探测性能的需求。本文面向快速响应空间环境探测技术的发展需求,以基于USB2.0接口和可编程逻辑FPGA的空间环境探测数据采集系统的设计为研究内容。结合USB2.0总线作为快速响应航天器系统总线的巨大潜力,探讨利用Actel Fusion系列混合信号FPGA以及Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片设计数据采集系统的方法和技术。全文共分四章,依次为引言、USB总线和FPGA技术、数据采集系统方案设计、总结和展望。第一章主要介绍了空间探测环境、空间探测技术及其采集系统的发展,分析了空间环境粒子辐射效应对空间探测仪器的影响和空间探测仪器可靠性设计的重要性。第二章在介绍USB总线和FPGA技术的基础上,根据快速响应的需求选择了FPGA和USB接口芯片,并对提高COTS器件可靠性进行了讨论,对FPGA器件进行了测试。第叁章按照系统设计的思路和顺序对基于USB和FPGA的数据采集系统的设计进行了论述,此过程包括系统需求分析、总体方案设计、硬件设计、软件设计。总体系统方案设计是在分析了应用于快速响应航天器数据采集系统设计需求的基础上,提出了系统设计性能指标。硬件设计部分主要是FPGA模块设计以及USB模块设计。软件设计部分用于实现FPGA、USB以及计算机之间的通信,USB接口固件和驱动程序。第四章总结了本文的工作,系统所达到的技术指标。并之处工作中的不足之处,提出了下一步的工作。
姜成航[4]2005年在《基于USBTMC协议的USB接口虚拟仪器的研究》文中研究说明虚拟仪器是计算机技术、应用软件和模块化硬件相结合而建立的功能强大而又灵活多变的基于计算机的测试、测量与控制系统,近年来发展迅速,也得到了越来越广泛的应用。而USB总线作为一种新兴的计算机外设总线标准,由于易用、支持热插拔、总线供电、传输速率高等特点,已经在虚拟仪器当中得到采纳与普及。目前国内市场中的USB接口虚拟仪器主要是基于通用USB协议来开发的,采用这种协议开发的USB接口虚拟仪器,开发周期长、可互换性差、标准不统一。针对USB接口的虚拟仪器,USB联盟最新推出了USBTMC(USB Test and Measurement Class)协议,基于USBTMC协议的USB接口虚拟仪器可以获得虚拟仪器软件的良好支持,并且可以通过使用VISA(Visual Instrument Software Architecture)来简化驱动程序和上位机软件的开发难度,提高仪器在多种操作平台上的通用性。本文在分析通用USB协议的基础上,重点研究了USBTMC协议,开发了由MPS430F169与PDIUSBD12所组成的USB接口数据采集卡,研究并编写了符合USBTMC协议的固件程序。同时还研究了VISA的结构与特点、常用接口函数及其与符合USBTMC的设备连接方法,并在LabVIEW环境下设计了通过NI-VISA来与USBTMC设备进行命令控制与数据传输的程序。随着网络技术的普及与发展,网络化虚拟仪器已经得到了广泛的应用,本文在分析了网络化虚拟仪器结构与特点的基础上,利用LabVIEW所提供的网络功能,采用所开发的USB接口数据采集卡,进行了一个网络化温度监控系统的试验,从而使本文的主要研究成果得到了实际验证。试验结果证明:所开发的基于USBTMC协议的USB接口数据采集系统可以正常运行;对于符合USBTMC协议的虚拟仪器,在主机软件开发当中,可以避开复杂的驱动程序设计,而采用VISA来简化开发的难度,提高软件的通用性。
李焕英[5]2007年在《基于USB接口的远程数据采集系统的研究与设计》文中指出随着Internet在诸多领域的广泛应用，促使资源共享的程度不断提高，网络控制逐渐成为一种流行趋势。本课题结合高速通用串行总线(USB)所具有的传输速度快、支持热插拔、即插即用等优点，并利用现场可编程门阵列(FPGA)和高速A／D转换芯片设计了一种高速的数据采集与远程监控系统。首先，本文阐述了传统的数据采集与数据传输方式的不足之处，确定采用通用串行总线技术这一数据传输方式，并利用FPGA可自由编程、处理速度快的优点，使用硬件描述语言VHDL，采用自顶向下的设计方法，分模块编写USB接口芯片的固件程序及整个数据采集系统的时序控制程序，并将这些程序下载到FPGA，产生其硬件控制电路。其次，讨论了利用设备驱动程序开发工具WinDriver辅助开发USB设备驱动程序。最后，在Visual C++环境下编写应用程序打开USB设备读取、处理、显示数据，利用基于TCP／IP协议的Socket网络编程原理，编写客户／服务器模式的人机界面，实现所采集数据的远程传输与监控。本文完成的基于USB接口的远程数据采集系统，可以使用户通过网络在客户计算机上对运行于控制现场的服务器计算机上的控制系统发出命令，及时调整现场控制系统的运行状况，达到远程控制数据采集、提高资源使用率和削减应用成本的目的。
吴俊[6]2003年在《基于USB接口的雷达目标检测与数据采集系统研究》文中研究说明本文主要实现如何利用USB接口芯片实现目标检测与数据采集系统的集成，并在此基础上研制了检测单元、数据采集单元、USB接口电路单元以及应用控制软件、驱动程序、8051固件程序、DSP程序等软硬件设备。 第一章介绍了本文的课题背景及研究意义，从总体上简要介绍了目标枪测与数据采集系统的各个组成部分。 第二章较为详细地介绍了目标检测和数据采集系统的设计思想，从硬件上实现了检测模块和采集模块的结合，对实现过程中的关键技术，如检测算法、数据加头、波门实现、数据格式转换等做了深入的研究。 第二章论述了USB设备通讯的实现，主要介绍了USB协议，及USB接口芯片AN2131QC的工作原理和应用设计方法，对其中两个比较重要的概念(中断、重枚举)做了较为详细的论述，实现了USB设备的固件程序。 第四章介绍了应用程序和固件程序的开发设计，重点说明了应用程序的开发过程和USB接口芯片固件程序设计，并介绍了USB协议中相关标准设备请求的处理方法，完成了针对雷达目标检测与数据采集系统的主机应用程序的设计和实现。 第五章先简要叙述了WIN2000下USB设备驱动程序的特点，然后介绍了驱动程序的各个组成部分及其怎样实现与应用程序通讯的过程，此外对于IOCTL控制码也做了较为详细的介绍，完成了USB设备的驱动程序的开发。
陈莹[7]2011年在《基于USB的数据采集系统研究与设计》文中研究表明随着数据采集技术的发展与多领域用户的需求，单一的采集设备已经不能满足数据采集系统的需求。本设计主要研究对象为自适应光谱仪采集的光学信号，在实际运用过程中，光学信号的采集受到地域位置的限制，需要便捷的设备完善光学信号的研究。因此为解决原来依靠独立的硬件实现运算与分析功能模块的复杂性，USB发挥了自身独特的优势。本文结合光学精密研究所863计划关于光谱仪的研究项目，根据采集到的光学信息，在后期对其处理及其传输进行研究，即对光学信号的传输，转换以及界面显示存储方面做了详细分析，并提出了基于USB数据采集系统的实现方案。本文主要运用到的操作系统为Windows XP，软件为VC++，运用的语言有：C语言，部分汇编语言。重点对硬件电路、固件程序、USB设备驱动程序和PC机应用程序的设计实现进行了深入论述。本文基于USB的传输优势，FPGA的高效性能，将采集到的光信号经模数转换后由FPGA处理控制数据，通过USB控制接口将数字信号传输到上位机，用户通过上位机对采集到的数据进行处理，实现如控制采集，读取数据，存储数据，转换数据等功能。文章围绕设计目标，从整体方案、芯片选择、控制传输软件的设计、基于USB实时数据采集软件设计，及其上位机的界面设计等方面阐述了主要的设计研究工作。在基于USB数据采集系统的研究设计中，完成了USB的固件控制软件设计，USB与FPGA接口连接软件设计和上位机界面软件设计，并参与了部分硬件电路的研究。最后，本文对所完成的工作进行总结，对未来数字采集系统的发展做出展望。
魏茂强[8]2007年在《基于USB接口和μCOS-Ⅱ的数据采集系统设计》文中研究表明数据采集技术是信息技术的重要组成之一，是计算机获取信息的主要手段，在工业生产和科学研究等许多领域具有广泛的应用。随着科学技术的不断发展，人们对数据采集的性能指标要求越来越高，传统的数据采集方式已经不能满足需要。通用串行总线(USB)具有传输速度快、即插即用、易于扩展、占用系统资源少等优点；嵌入式实时操作系统(RTOS)中的μC／OS-Ⅱ则具有代码效率高、占用空间小、良好的实时性和可靠性等特点。本文将二者与传统的数据采集技术相结合，设计实现了一种基于USB通信和μC／OS-Ⅱ的集数据采集、分析、显示为一体的数据采集系统。该系统采用基于精简指令集(RISC)的高档8位AVR系列单片机ATmega16为核心，结合支持USB 1.1协议的USB控制芯片PDIUSBD12以及其他外围器件组成硬件平台。该硬件平台具有高运行速度(6MIPS)、低功耗、易于扩展等特点。通过构建嵌入式软件开发环境、移植μC／OS-Ⅱ、编写固化到ATmcga16单片机的引导程序(即固件程序)，实现系统的数据采集、数码显示以及与PC机通信等设备端任务。在固件程序中移植的μC／OS-Ⅱ具有很强的任务管理功能，各任务协调运行，提高了系统的可靠性和实时性。而在PC端，引入微软新近的WDM驱动程序模型，在其基础上开发了数据采集系统的设备驱动程序，可以成功地对设备进行识别、配置，并提供了同设备进行数据交换的应用程序接口。基于这些接口，编制了具有查询设备、与设备交换数据并将数据绘制成动态曲线等功能的PC端应用程序。论文工作完成的基于USB接口和μC／OS-Ⅱ的数据采集系统，采样频率可达15KSPS(每秒采样次数)，数据传输错误恢复率大于99％，即插即用、使用方便且具有很低的开发成本，可以为数据采集特别是电池供电移动或手持采集设备提供一种有效的解决方案和方便使用、高效传输的设备形式。
江贻军[9]2008年在《基于U盘的多路过程数据采集器设计》文中认为本文以AT89C系列单片机为核心,综合现代存储技术、USB总线技术、VisualBasic开发技术,设计了一种基于U盘的多通道、低功耗、便携式数据采集系统。采用多微处理器的实现方案,主处理器负责U盘的读写及与从处理器的数据交换,从处理器负责数据的采集和数据处理。主从处理器在适当的时序控制下以并口方式进行通信。多处理器的系统方案大大减轻了主处理器的负担,使得系统功能模块化设计成为可能,增加了系统调试的方便性。本文在试验过程中以两路温度信号的采集作为示例。主处理器采用ATMEL公司生产的AT89C55WD单片机,USB通用接口芯片采用南京沁恒电子有限公司生产的CH375芯片,从处理器采用宏晶科技生产的STC12C5412AD,其内置8通道10位A/D负责数据采集。温度传感器采用玻封MF58系列热敏电阻。对U盘文件按照FAT32格式读写。数据通信采用C语言编程,从微处理器按照设定的采样间隔进行两路信号的采集,并对采集到的原始温度数据进行滤波处理和转换,以及与主微处理器进行通信。采用Visual Basic开发了数据采样参数(采样间隔等)设置和U盘数据读取处理等应用软件模块。采集到的多路过程数据以ASCⅡ格式写入U盘,存入U盘的数据可在PC机上进行离线数据分析和数据处理。同时,在软、硬件设计时均采用了有效的抗干扰措施。本文对整个系统的方案设计、制板、调试过程以及试验结果等方面进行了比较详细的叙述。
吕静[10]2016年在《基于USB接口的LABVIEW与DSP通讯》文中研究说明随着计算机和信息技术的飞速发展,DSP技术成为高速实时数据处理的一项关键技术,广泛应用在图像处理、语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。USB 2.0作为一种成熟的计算机外设总线标准,由于其易用、热插拔、高性能和造价低廉等优点而被广泛应用。本文研究背景是对基于DSP的异步电机调速系统添加通讯功能,使电机运行数据在上位机与下位机之间进行实时高速的传输。在DSP控制系统中可以扩展多种通讯接口,像CAN、RS-232以及串口等通信接口,但在本系统中选择了性能更好的USB2.0接口,在深入探讨了 DSP和USB性能和特点的基础上,针对DSP与PC之间的数据传输接口进行设计。USB使系统具有直观的接口界面、良好的可扩展性,而DSP则具备处理复杂运算的能力,能够满足复杂工业环境所需大量运算的要求,它们的结合提供了一种新的数据传输解决方案,使电机的控制与监测更加灵活方便。本文分析论证了系统的特点、工作原理、芯片的选择方法以及固件程序的编写等,从关键技术、总体方案、硬件电路、软件程序等几个方面给出了详细的设计实现方法。本文首先简要介绍了关键技术的发展以及USB 2.0通信协议,然后设计了系统的实现方案,根据实际需要选择了硬件系统各关键芯片的类型和型号,并对USB与DSP连接电路进行了设计;最后进行了基于硬件系统的USB固件程序的设计和调试,以及对DSP数据传输程序进行编写。同时,采用LabVIEW作为上位机软件,编写了上位机指令传送与数据读取程序,完成电机转速的控制以及对电机运行的参数进行实时的监测显示。实验结果表明,该系统性能稳定、结构简单、抗干扰能力强、功耗低,具有极高的性价比。
参考文献：
[1]. 基于USB接口的数据采集系统的研究与设计[D]. 陈明明. 武汉理工大学. 2008
[2]. 基于FPGA的USB接口数据采集系统研究[D]. 刘砚一. 南京林业大学. 2007
[3]. 基于USB接口和FPGA的多通道数据采集系统的研究[D]. 刘巍. 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）. 2011
[4]. 基于USBTMC协议的USB接口虚拟仪器的研究[D]. 姜成航. 大连理工大学. 2005
[5]. 基于USB接口的远程数据采集系统的研究与设计[D]. 李焕英. 南京理工大学. 2007
[6]. 基于USB接口的雷达目标检测与数据采集系统研究[D]. 吴俊. 国防科学技术大学. 2003
[7]. 基于USB的数据采集系统研究与设计[D]. 陈莹. 西安科技大学. 2011
[8]. 基于USB接口和μCOS-Ⅱ的数据采集系统设计[D]. 魏茂强. 大连理工大学. 2007
[9]. 基于U盘的多路过程数据采集器设计[D]. 江贻军. 南京理工大学. 2008
[10]. 基于USB接口的LABVIEW与DSP通讯[D]. 吕静. 天津科技大学. 2016
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