基于LABVIEW的USB接口據采集系統的設計

本設計將CY7C68001映射為DSP的外設，占用DSP的外擴區域XINTF0空間，地址分配如下：FIFO2，FIFO4，FIFO6，FIFO8和命令口的地址分別為000，001，010，011，100，采用并行異步讀寫方式完成二者之間數據和命令的交換。當CY7C68001的地址線FIFOADR[2:0]為100時，選中CY7C68001的命令口，通過CY7C68001的命令口，可以訪問其內部37個寄存器、Endpoint0緩沖器（64個字節FIFO）和描述表（500個字節FIFO）等。CY7C68001中斷信號INT#和4個狀態信號READY、FLAGA、FLAGB、FLAGC分別與DSP的外部中斷1 (XINT1)， GPIOA0，GPIOA1，GPIOA2，GPIOA3相連。在實際應用中，由于通信速度達480Mb/s，所以要對電源進行退耦處理， 另外CY7C68001最好使用24MHz有源晶振以增強系統的抗干擾能力，硬件電路圖如圖4所示。

　　系統軟件設計

　　傳統的開發USB應用系統的步驟是：先用Windows DDK(設備驅動程序開發包)或第三方開發工具(如Driver Studio)開發USB驅動程序，然后用Visual C++編寫DLL(動態連接庫)，最后再調用DLL來開發應用程序。本文介紹一種簡單快速開發USB接口應用系統的方法，它直接在LABVIEW環境下通過NI-VISA開發能驅動用戶USB系統的應用程序，完全避開了以前開發USB驅動程序的復雜性，大大縮短了開發周期。

　　LABVIEW及其對VISA的調用　

　　VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是一個用來與各種儀器總線進行通訊的高級應用編程接口(API)，不受平臺、總線和環境的限制，可用來對USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以太網系統進行配置、編程和調試。當進行USB通信時，VISA提供了兩類函數供LABVIEW調用：USB INSTR設備與USB RAW設備。USB INSTR設備是符合USBTMC協議的USB設備，可以通過使用USB INSTR類函數控制，通信時無需配置NI-VISA；而USB RAW設備是指除了明確符合USBTMC規格的儀器之外的任何USB設備，通信時要配置NI-VISA。

　　(1)配置NI-VISA的步驟 　

　　①使用Driver Development wizard(驅動程序開發向導)創建INF文檔；

　　②安裝INF文檔，并安裝使用INF文檔的USB設備；

　　③使用NI-VISA Interactive Control(NI-VISA互動控制工具)對設備進行測試，以證實USB設備已正確安裝，并獲得USB設備的各屬性值。

　　(2)與Nl-VISA相配合的LABVIEW模板中VI子節點 　

　　ViOpen，打開并指定VISA resource name的設備的連接；

　　ViProperty，VISA設備的屬性子節點，可以設置端點或傳輸方式；

　　ViWrite，向VISA resource name指定的設備寫入數據；

　　ViRead，從VISA resource name指定的設備讀出數據；

　　ViClose，結束設備讀寫并關閉與指定設備的連接。 　

　　(3)USB RAW設備讀寫的操作

　　USB RAW設備的讀寫流程圖如圖5所示。

　　前面板部分

　　LABVIEW是NI公司開發的一種基于圖形程序的編程語言，用戶利用創建和調用子程序的方法編寫程序，使創建的程序模塊化且編制簡單直觀。一個LABVIEW程序分為3部分；前面板、框圖程序和圖標/接線端口。前面板提供與用戶交互的圖形化界面，通過面板上的各種按鈕、開關等控件可以實現對整個系統的操作或控制；實時波形顯示窗口能對產生的信號波形進行預覽和監視。還可以通過LABVIEW波形顯示器自帶的功能對波形進行觀察和測量，對穩定的周期信號可以直接準確地讀出幅值和頻率，采集的正弦波波形如圖6所示

　　結束語

　　隨著電子計算機的廣泛應用，社會的數字化程度越來越高，數據采集也越來越重要，本系統是一種通用的高速數據采集系統，可用于生物電波、電子學頻譜、聲波分析等瞬態信號的實時采集和觀察等場合。其中基于USB總線的高速數據采集系統具有可靠性高、數據不丟失、抗干擾性強、便于數據傳輸和處理等優點，因而具有良好的應用前景和實用價值。