基于USB的数据采集系统设计及实现
孙重磊;胡方明
【摘 要】讲述了一种基于USB 的12 b高速数据采集与信号分析系统的设计,设计中采用了FPGA(可编程逻辑器件)实现时序逻辑信号的控制,从而整个系统的设计具有很大的灵活性.该系统在Windows 2000 环境下的驱动程序及用户应用程序采用的是Visual C++ 语言实现的,而固件代码则是用C语言实现的.系统具有低成本、高性能的特点,能够广泛应用于测控、信号分析等多个领域. 【期刊名称】《现代电子技术》 【年(卷),期】2004(027)001 【总页数】3页(P11-13)
【关键词】USB;FPGA;数据采集;固件代码 【作 者】孙重磊;胡方明
【作者单位】西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
‘现代 电子技术)2004 年第1 期 ~11; 168 期嘲薯圈豳啊 蛋 圜l基于USB的数 据采 集系 统 设计 及实 现孙重 磊 ， 胡 方 明 (西安电子科技大学 陕西 西安 710071)摘 要 ； 讲述 了一种基于 USB 的 12b高速数据采集与信号分析 系统的设计， 设计 中采用 了FPGA （ 可嫡 程逻辑 器件）实现时序逻辑信 号的控制 t
从而 整个 系统 的设计具有很大 的灵 活性。 该 系统在Windows2000 环境下 的驱动程序及用 户应 用程序采用 的是VisualC++ 语言 实现的 ， 而 固件代码则是甩 c 语言 实fj 的 。 系统具有低成本、 高性能的特点 ， 能够 广泛应用 于测控 、 信号分析等多个领域。关键词 ： USB; FPGA ； 数据采集； 固件代码中图分类号 ： TP336文献标识码 ： B文章编号 ： 1004-373X(2004)01-011-03 Design and RealizationofDataAcquisitionSystemBasedonUSB SUN Chonglei,HUFangming(Xidian University,Xi'an, 710071,China)
Abstract:Thedesignof a12 b data acquisitionwithhigh speed andsignal analysis system,whichisbasedonUSB(UniversalSerial Bus),is introducedin this paper.Duetothe useof FPGAtocontrolthelogicaltimesequencesignal in the design,thismethod hasgreatagility.Thedrivingprogram,whichis usedfor Windows2000,andthe applicationprogramof thesystemarerealizedin VisualC++language.Andthefirmwarecodesareprogrammedin
Clanguage.Becauseit hasalowcostandahighperformance,the systemcanbe widelyusedin suchfieldsasmeasure-control,signal analysis,andsoon. Keywords: USB;FPGA;dataacquisition;firmwarecode 1 引 言在智能仪器、信号 处理 以及工业 自动控制等领域 ， 都存在着数据的测量与控制问题 ， 常常需要将外部的 温度、压力 、 流量 、 位移等模拟量进行采集。 目前常用 的数据采集方式是通过数据采集板 卡 ， 常用 的有 ISA总线 ， PCI 总线 ， 422 ， 485 等接 口 形式的A/D 采 集卡 ， 这种板卡不仅安装麻烦 ， 而且易受计算机插槽 数量 和 地 址 、 中 断 资 源 的 限 制 。 通 用 串 行 总 线(UniversalSerial Bus ， USB) 的出现 ， 很好地解决了以上 问题 。 本文所设计的就是基 于 USB 总线 的快速 12b的数据采集系统 。 2USB 总线筒介USB 总线是Intel ， DEC ， Microsoft ， IBM 等公司联合提出的一种新的串行总线接 口规范 ， 是为了解决 日益增加的 PC
外设与有 限的主板插槽和端 日 之间的 矛盾而制定的一种串行通信标准。 USB 具有较高的传收藕日期t 2003-08-26输速度 ： USB协议 1.1 支持低速 (1.5Mb/s) 和全速 (12 Mb/s)2 种传输模式 ， 而
2 ． O 协议支持的速度提高到480 Mb/s 。 他的数据传输速度 比标准串／ 并 口 高 ， 且 具有使用简单、 支持即插即用 、 易于扩展等特点 。USB接 口 采用 4 线 电缆 ， 其中2 根信号线 ， 1 根 电源线和 1 根地线 ， 电源线可 以 向外设提供最大 sv ， 500mA 的电流 。 USB 接 口 有4 种传输方式 ：控制传输、批量传输 、 终端传输和 同步传输， 可 以满足不同传输的需要 。3USB 接 口 的数据采集 系统的设计实现整个系统主要 由4 部分组成 ： USB 接 口 芯 片及外 围电路、 控制电路、 数据缓冲电路和 A/D 转换 电路 。USB接 口 芯 片 选 择 了 Cypress 公 司 的 EZ-USB 2131Q ， 该芯片内嵌8051 控制器 ， 因此整个系统 以 EZ -USB控制器为核心 ， 由EZ-USB 经控制电路实现对 A/D转换电路和数据缓冲电路的控制， 模拟信号转换 后 的数据送人数据缓冲器 ，当数据缓冲器存满之后 ，通 知EZ控制器 ， 由主机取出数据。 整个系统框图 11现代 电子技术)2004 年第1 期 ~11; 168 期摘要；讲述 了一种基于 USB 的 12b高速数据采集与信号分析 系统的设计， 设计 中采用 了FPGA （ 可嫡 程逻辑 器件）实现时序逻辑信 号的控制 t 从而 整个 系统 的设计具有很大 的灵 活性。 该 系统在Windows2000 环境下 的驱动程序及用户应 用程序采用 的是VisualC++ 语言 实现的 ， 而 固件代码则是甩 c 语言 实fj 的 。 系统具有低成本、 高性能的特点 ， 能够广泛应用 于测控 、 信号分析等多个领域。 FPGA数据采集； 固件代码文章编号 ： 1004-373X(2004)01-011-03 RealizationofDataAcquisitionSystemBasedonUSB Chonglei,HUFangming (Xidian University,Xi'an, 710071,China) Abstract:Thedesignof a12 b data acquisitionwithhigh speed andsignal analysis system,whichisbasedonUSB(Universal Serial Bus),is introducedin
基于USB的数据采集系统设计及实现
