基于DSP的USB口數據采集分析系統設計

　　本系統Firmware結構建立在對消息隊列不斷服務基礎上,即構建一個消息隊列,當接收到任何一方（DSP或計算機）的消息時,將其放入消息隊列。消息的接收是通過中斷服務程序來實現的。當處理完一個消息時,從消息隊列取出下一個消息進行處理。這種軟件結構非常簡單,思路清晰,對調試十分有利。

USB設備驅動程序基于WDM。WDM型驅動程序是內核程序,與標準的Win32用戶態程序不同。采用了分層處理的方法。通過它,用戶不需要直接與硬件打它道（在USB驅動程序中尤為明顯）,只需通過下層驅動程序提供的接口號訪問硬件。因此,USB設備驅動程序不必具體對硬件編程,所有的USB命令、讀寫操作通過總線驅動程序轉給USB設備。但是,USB設備驅動程序必須定義與外部設備的通訊接口和通訊的數據格式,也必須定義與應用程序的接口。

　　本系統的驅動程序是在Compuware Numega Driver-Works的基礎上采用面向對象語言C++開發的。Driver-Works可以很快構造出驅動程序的框架。主要構造了兩個類：Class USBDAC和class USBDACDevice。Class USBDAC繼承了class Kdriver,負責裝載驅動程序和創建功能設備對象時要做的一些操作。Class USBDACDevice繼承了class KpnpDevice,是驅動程序的主要部分,負責設備啟動、停止的操作以及與設備的數據通訊。API函數調用和CreateFile ()、ReadFile ()、WriteFile ()、DeviceIO-Control ()、CloseFile（）等的實現也在class USBDACDevice中完成。

Class USBDAC的定義如下：

class USBDAC : public Kdriver
{
SAFE_DESTRUCTORS
public：

/*Driver Entry (),

　在系統引導或I/O管理器裝入驅動程序時,調用這個例程。執行大量的初始化函數,包括建立到其它驅動程序的指針、查找和定位由驅動程序使用的任何硬件資源等,不過,這部分工作大多由基類Kdriver完成。*/

virtual NTSTATUS DriverEntry(PUNICODE_STRING RegistryPath);
/*AddDevice(),創建一個Device對象。調用其構造函數對設備初始化,創建設備的名稱等。*/
virtual NTSTATUS AddDevice(PDEVICE_OBJECT Pdo);
Int m_Unit;
};
Class USBDACDevice的定義如下：
Class USBDACDevice : public KpnpDevice
{
// Constructors
public:
SAFE_DESTRUCTORS
USBDACDevice(PDEVICE_OBJECT Pdo,ULONG Unit);
～USBDACDevice ();
// Member Functions
public:
…
//添加自己的成員函數
NTSTATUS USBDAC_GetACK(int );
NTSTATUS USBDAC_StartADConversion(void);
NTSTATUS USBDAC_StopADConversion(void);
NTSTATUS USBDAC_DownloadFPGA(KIrp);
NTSTATUS USBDAC_Download8051(KIrp);
NTSTATUS USBDAC_SetChannelParameter（PUCHAR,ULONG,int）;
…
};

　　4 FPGA

FPGA模塊主要實現單片機與DSP間的數據緩沖、8位數據線與32位數據線間的轉換、單片機同步串口和DSP緩沖串口的切換。要求FPGA能實現豐富的內部RAM和準確的時鐘控制。根據需要選用XILINX公司的XCV50TQ144。該器件采用SRAM 查找表結構,具有系統內可再編程（ISP）和運行間可再配置等特性。系統初始化時由USB口下載FPGA程序,通過單片機串口對其進行線配置。

　　本系統可廣泛用于振動、噪聲測試分析。可以在WINDOWS95/98/NT下開發各類動態測試與信號處理的應用程序,根據需要加載已經編制的各種DSP算法,使其具有信號分析、模態分析、聲學分析、環境測試、長時間記錄等功能。