基于USB接口的便携式数据采集系统的设计

1、 万方数据 万方数据 万方数据固件程序和Vc+应用程序以及FPGA的程序i者结合起来才使得系统正常的运行。三者之间的配合以及协议如图8所示。VC+应用界面层I固件程序层FPGA协议层利用CyPress公司的CyAPI 库函数发出命令代码检测到对应的命令代码,控制FX2I/O,发出高低电平与FX2的I/0进行逻辑组合,产生出可以控制硬件的信号图8软件之间的协议1同件程序是指运行在设备CPU中的固化的程序,本系统中的同件程序实现的功能是使用FX2的GPIF模式。同件程序采用Keil uVision2软件进行编写,同件程序的流程如图9所示。2设备驱动程序直接调用Cypress公司编写好的驱动CyUS

2、B.sys。变量定义和连接、+里墼_室壅墨/7宏、函数定义j岳訇l进入。ai。函数主体1彳,定义局部变量初始化1.REVCrLUSB版本;初始化函数TD_Init(f2.端点配置;3.nFO RESET;4.端点NFO的数据l在文件印mon咖一中I栅燃艏针I瞄裂黼J6.输入端点的数据包的大小t7.GPIF中断初始化雯燮的地址指针8.应用到的接口的初始化!竺竺塞pi!墅!到TD_Poll甬数在文件gpiflongxfer.c中圈9固件程序的流程图3本系统的应用程序采用VC+6.0进行编写,其流程如图lO所示,程序主要的功能有:1控制硬件电路AD时钟的产生和中断以及硬件电路FIFO的复位;咽鼋辛质

3、簟2查找输入输出端点的配置:3设置传输参数进行传输,包括:最大字节数、封包个数、队列长度;4可以根据设置,存储定量容量的数据,数据存储完毕后提示存储完毕;5控制接收和停止接收数据;6性能分析:显示传输成功和失败的次数以及接收的总字节数,由此可以计算传输的速度;7图形动态显示采集数据文件的波形,可以控制暂停显示和停止显示:4下面对于应用界面的功能进行演示:首先,检测设备,打开端口,并且设置传输参数和需要保存数据量的大小,点击应用配置按钮。点击复位和开始采集按钮,界面如图11。闻际蔚i商藕酥习扩=:蔓霉L<多图10VC+应用程序界面的流程图图11复位、启动AD、存数数据复位和启动AD命令发送

4、的状态出现在状态显示编辑框中,并且电击保存数据之后,数据存储到指定的容量会弹出存储完毕对话框。实现复位和肩动AD信号是USB控制器典型的应用,过程是主机界面通过控制端点发送控制指令地址,在固件中对应相应的地址,执行相应的固件程序,然后FPGA执行检测,并传回相应握手信号。执行状态在编辑框中显示。保存数据成功后有以上提示,此时显示数据文件如下图12。(见 下页万方数据r7”r6艏F6 000000OrC r5rC r505r6OS r6-9D r69D r6DO r7D0r7 000000808B r98B F987FB B7rB13r13rEE00E00 000000C0一D802D80221

5、05210S-DO06D00621082l08 000000DO一丑B08BB08CC08CC08-3哇083哇08r106Fl06 000000EO一3205320S17031703一B哇00B噜003r r3F rE 000000F0一DE rB DE rB B3r9B3r9一EC r7EC r7B9r689r6 0000010009F609r6r5r5FS r￥-9F69r6E2r7E2r7 00000110一8F98r97r8'FB-19FE19rE8D008D00 00000120一EC02EC021805i805-Dq06D粤06108i08 00000130一Cr0B C

6、r08C908C908-2l082100r706r706 00000lqO一40054005FB02rB02-R400B4OO2rE哇2FE 000001SOCC rB CC rB B4r9毒曩Fg-r乓r7r乓r79r69r6 00000160一Oi F60l r6OO F600r6-9S F695r6CE F7Cr0000017096r996r9B2rB BZ FB-04r0哇r90OO9000 00000100一r302F302OE050E05-DS06D506lB08lB0e 00000190CS08C508C808C808-2E082E08E06E06 00000l038053805

7、lD031D03-BO00B0003C r3C FE图12数据文件分析数据可以看出,数据每16位蕈复一次,这是由于Fx内部读时钟和采集数据进入的写频率是2倍的关系。同时,由于数据进入主机是每8位进入主机,先进低8位,所以以0xlFFF为例的话,lF为高位,FF为低位。同时,由于数据是14位补码,高位扩展成16位的数据格式,因此易知,高位数据的高4位只可能为E,F,或者1。对照数据表,高位数据满足这样的要求。用波形显示数据的波形如图13。图13波形显示7性能分析一至此,完成了对于USB数据采集系统的设计和调试,下面对于本系统的性能进行测试和分析,并且给出测试结果。输入不接信号采集数据,经过分析。

8、信号的噪声位数为3位;由于AD9244芯片的特性,可以采集的信号峰峰值在lV 以内。因此,本数据采集系统适用于信号频率不高,幅度较测试澜量技术小的信号的采集。如图14所示,对比了信号幅度为800mV和lV的同频信号的采集到的波形图。可以看出,在信号的峰峰值到达lV的时候,已经在波形显示介面中I叶j现了限幅。圈14限幅对比图8结束语基于USB的数据采集系统还有很多方案可以实现,而本设计从USB的传输速率的极限考虑,编写FPGA程序实现数据传输的协议。本设计实现了控制传输和块传输,实现了数据采集和数据的回放。该系统携带方便,精度较高,良好的人机交互界面易于操作,具有较大的实用价值。而且USB控制器和FPGA的资源还没有用完,还有扩展的空间和开发的余地。参考文献:【2】于海生等.微型计算机控制技术M】.北京:清华大学出版社。1999,6.【3】3吴锡琪,何镇湖.多极分布式及集散系统【M】.北京:中国计量出版社,1995,5.【4】张劲松,张涛.计算机工业控制叫】.北京:中国电力出版社,2003,3.【51徐德炳。徐兴编.数据采集与总线系统的发展【c】.北京航空航天大学自动化学测控技术研究所.【6】闫长青,吴