| 【中文题名】 | 基于USB总线的数据采集系统的设计与实现 |
| 【英文题名】 | The Design and Realization of Data Acquisition System Based on USB Bus |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-6 |
| 【中关键词】 | 通用串行总线,固件程序,数据采集,ARM,, |
| 【英关键词】 | Universal Serial Bus,Firmware Program,Data Acquisition,ARM, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>> |
| 【论文摘要】 |
本课题主要针对USB接口的数据采集系统的设计。该数据采集系统充分发挥了USB成本低、热插拔、支持高、中、低速范围的数据传输等优点，满足了目前对数据采集系统不断提高的要求。
本文根据设计需要，分析了USB1.1协议，对USB通信原理、USB系统体系、数据包格式、USB标准描述符进行了深入研究，并在此基础上提出了USB数据采集系统的总体框架设计。依据总体框架设计数据采集系统由两部分组成：硬件设计和软件设计。硬件设计主要由两个功能模块构成：母板模块，业务板模块。其中母板模块主要实现主控制器与PC的通信问题，以TMS470R1A256(ARM7TDMI)为主控制器；业务板模块主要实现数据采样，I／O扩展等电路设计。软件设计主要分为三部分：一是满足系统运行效率和功能要求的固件程序设计；二是提供动态链接库接口功能函数、演示和测试功能的用户服务程序和工程应用实例；三是介绍了设备驱动程序的开发。在论文结尾，结合在系统开发过程遇到的一些实际情况，为今后研究提出了一些建议，并对USB的应用前景进行了展望与总结。
本系统的实现方案和理论分析为后续研究和开发打下了基础，并为其他嵌入式USB应用系统的开发提供... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-13 |
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1.1 前言 |
8 |
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1.2 数据采集系统常用的数据采集方式 |
8-10 |
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1.2.1 并行类接口 |
9 |
|
1.2.2 串行类接口 |
9 |
|
1.2.3 ISA总线与PCI总线 |
9-10 |
|
1.3 通用串行总线(USB) |
10-11 |
|
1.3.1 USB总线的产生及其主要特点 |
10-11 |
|
1.4 课题的主要研究工作 |
11-13 |
|
第二章 USB通信原理及系统总体框架设计 |
13-30 |
|
2.1 USB通信原理 |
13-25 |
|
2.1.1 USB系统构成 |
13-14 |
|
2.1.2 USB属性 |
14-16 |
|
2.1.3 电气特性 |
16-18 |
|
2.1.4 传输类型 |
18-20 |
|
2.1.5 数据包格式 |
20-23 |
|
2.1.6 包的类型 |
23-25 |
|
2.1.7 事务 |
25 |
|
2.2 USB数据采集控制系统设计 |
25-29 |
|
2.2.1 USB设备的层次对应关系 |
25-26 |
|
2.2.2 USB数据采集系统构成 |
26-28 |
|
2.2.3 USB数据采集系统功能设计与目标 |
28-29 |
|
2.3 本章小结 |
29-30 |
|
第三章 数据采集系统硬件设计 |
30-49 |
|
3.1 数据采集系统主要芯片的选型与简介 |
30-36 |
|
3.1.1 主控芯片的选择 |
30-32 |
|
3.1.2 USB通信芯片的选型 |
32-34 |
|
3.1.3 AD芯片的选型 |
34-36 |
|
3.2 母板模块设计 |
36-41 |
|
3.2.1 电源管理模块 |
37-38 |
|
3.2.2 HET电路模块 |
38 |
|
3.2.3 AD采样模块 |
38-39 |
|
3.2.4 接口电路模块 |
39 |
|
3.2.5 SL811HS模块 |
39-40 |
|
3.2.6 TMS470R1A256主控制器模块 |
40-41 |
|
3.3 业务板模块设计 |
41-48 |
|
3.3.1 多路信号数据采集调理电路 |
42-45 |
|
3.3.2 压力信号调理电路 |
45-47 |
|
3.3.3 AD运算放大电路 |
47-48 |
|
3.4 本章小结 |
48-49 |
|
第四章 固件程序设计 |
49-63 |
|
4.1 USB设备固件结构 |
49-50 |
|
4.2 固件程序的实现 |
50-62 |
|
4.2.1 主程序Main.C |
51-53 |
|
4.2.2 命令接口层Init.C |
53 |
|
4.2.3 中断服务层Isr.C |
53-54 |
|
4.2.4 协议层Chap.C |
54-62 |
|
4.3 本章小结 |
62-63 |
|
第五章 USB设备驱动程序 |
63-72 |
|
5.1 概述 |
63 |
|
5.2 驱动程序的基本概念 |
63 |
|
5.3 USB驱动程序模型 |
63-66 |
|
5.3.1 驱动程序的层次结构 |
64-65 |
|
5.3.2 驱动程序的调用 |
65-66 |
|
5.4 USB驱动程序体系 |
66-71 |
|
5.4.1 USB设备驱动程序 |
67-69 |
|
5.4.2 USB驱动程序(USBD) |
69 |
|
5.4.3 主控制器驱动程序(HCD) |
69 |
|
5.4.4 根集线器驱动程序 |
69-70 |
|
5.4.5 USB驱动程序装载 |
70-71 |
|
5.5 本章小结 |
71-72 |
|
第六章 应用程序设计与工程应用 |
72-79 |
|
6.1 动态链接库(DLL) |
72-75 |
|
6.1.1 功能函数 |
72-73 |
|
6.1.2 对设备的操作 |
73-75 |
|
6.2 用户服务程序 |
75-76 |
|
6.3 工程实际应用 |
76-78 |
|
6.4 本章小结 |
78-79 |
|
第七章 总结与展望 |
79-81 |
|
7.1 本文研究结果 |
79 |
|
7.2 进一步工作的展望 |
79-81 |
|
参考文献 |
81-85 |
|
附录1 |
85-94 |
|
致谢 |
94-95 |
|
攻读研究生期间发表的论文 |
95 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.364690 |
