基于DSP的 USB 口數據采集分析系統

Endpoint IN1 INT：用來從USB設備讀取響應信號，如下載FPGA程序是否成功的標志等。

在缺省配置基礎上可以編寫適合需要的代碼，如果對8051編程經驗豐富的話，完全可以在不需要調試工具的情況下編寫Firmware。

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。