基于USB數據采集系統的設計開發

2 系統軟件設計
本數據采集系統的軟件部分主要由：固件程序設計、應用程序設計和USB驅動程序設計三部分組成。

2.1固件程序設計
固件程序中AD7829的轉換脈沖/CONVST是由LPC2132 的P0.18 口發出，當AD7829轉換結束后輸出有效低電平，LPC2132接到有效電平后，發下一路地址（通過A0，A1，A2的高低電平配置）給AD7829，然后讀數據，當AD7829的/RD和/CS信號有效時，將數據讀人LPC2132的數據緩沖區的同時將下一路的地址打人，這樣循環采集8路模擬輸入，直到數據采集結束。
LPC2132與ISP1581之間的通信時靠LPC2132給ISP1581發送命令和數據來實現的。通過ISP1581的INT中斷信號與微控制器LPC2132的EINT0口相連，當接收或發送數據成功時會產生中斷，固件程序對這些中斷進行響應并完成設備的配置。設備固件程序采用Keil C進行編寫，包括主循環程序、中斷服務程序、USB標準請求處理和批量數據傳送請求處理4部分。如圖3所示。

圖3 固件程序框圖

2.2 應用程序設計
應用程序包括Win32DLL程序和用戶應用程序。Win32動態連接庫是包含共享函數庫的二進制文件，可以被多個應用程序同時使用。客戶應用程序則是實現數據采集系統功能的軟件程序，在本系統中采用Visual C++進行編寫。
2.3 USB系統驅動程序設計
USB系統驅動程序采用分層結構模型，如圖 4 所示。選用Microsoft公司提供的Windows驅動開發工具Windows DDK。

圖 4 USB分層驅動模型

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

3 結束語
USB數據采集系統優于傳統的實時數據采集系統，它具有安裝方便，支持即插即用，易于擴展，電磁干擾小，性價比高等優點。系統采用ARM7 芯片LPC2132和USB 2．0接口控制芯片ISP1581，實現數據采集系統的軟硬件設計開發。在實驗測試中，使用信號發生器生成8路模擬信號并將其接到數據采集系統的輸入端，在PC機上可顯示出對應的8路模擬信號波形，單路采樣率為150 kSPS，達到系統設計的要求，證明了設計的正確性和實用性。

參考文獻
[1] 王立萍，吳黎明．基于嵌入式USB數據采集系統的設計開發 [J]． 電子測量技術，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：北京航空航天大學出版社，2005．52~53．
[4] 張廣利，閻有運．基于AT89S52的USB數據采集系統的設計[J] ．儀器儀表用戶，2008，03：33~35．
[5] 周沖，劉鎮．基于AT89S52的USB數據采集系統的設計[J] ．科學技術與工程，2007，7（22）：5935~5938