基于DSP和USB2.0接口的高速实时信号采集系统设计

论文摘要

现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高。目前比较通用的是在PC或工控机内安装数据采集卡,大多采用ISA或PCI接口标准,虽然具有速度快的优点,但在进行多路数据采集的时候,也存在计算机插槽数量、地址资源、中断资源的限制、可扩展性差等问题。通用串行总线(USB)的出现很好的解决了这个问题。目前USB2.0最大速度达到了480 Mbps,具有双向、廉价、热插拔、方便、易扩展、高速的特点。在实时数据采集系统中采用USB技术可很好地实现快速、低成本、高可靠性、多点的数据采集。所以基于USB接口的高性能便携式数据采集器的研制备受瞩目。本文探讨了以高性能的TMS320C5502DSP、CY7C68013芯片以及ADS1271采样芯片构建的高速数据采集系统。分硬件部分和软件部分详细讨论了各种协议和功能模块的设计。硬件部分包括模拟信号输入,AD数据采集,DSP及USB四个模块,所有的硬件模块都在TMS320C5502DSP的协调控制下工作;软件部分包括下位机程序和上位机程序。该系统与PC机接口部分设计严格遵守USB2.0协议,具有一定的通用性,对于基于USB的高速数据采集系统的设计具有一定的应用参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 数据采集系统发展动向
• 1.3 课题工作及论文结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 系统设计方案和原理
• 2.1 系统设计方案
• 2.1.1 系统框图
• 2.1.2 功能设想
• 2.2 通用串行总线
• 2.2.1 总线构成
• 2.2.2 物理连接
• 2.2.3 系统分层
• 2.2.4 总线特点
• 2.3 系统工作原理
• 2.3.1 AD 采样
• 2.3.2 DSP 功能
• 2.3.3 USB 传输
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 T15502DSP 芯片
• 3.1.1 T15502 的核心架构
• 3.1.2 T15502 的外设资源
• 3.1.3 T15502 的引导方式
• 3.1.4 T15502 的外围电路
• 3.2 AD51271 芯片
• 3.2.1 AD51271 的工作原理
• 3.2.2 AD51271 的电路设计
• 3.2.3 AD51271 与DSP 的McBSP 通讯
• 3.3 CY7C68013 芯片
• 3.3.1 CY7C68013 的芯片结构
• 3.3.2 CY7C68013 的外围电路
• 3.3.3 CY7C68013 与DSP 的HPI 通讯
• 3.4 模拟信号输入模块
• 3.4.1 放大电路
• 3.4.2 滤波电路
• 3.4.3 差分电路
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 DSP 系统软件设计
• 4.1.1 主程序功能
• 4.1.2 McBSP 接口
• 4.1.3 DMA 数据通道
• 4.1.4 BootLoader 程序
• 4.2 CY7C68013 的固件设计
• 4.2.1 固件工程框架
• 4.2.2 主程序框架模板程序
• 4.2.3 应用编程模板程序
• 4.2.4 通用可编程接口程序
• 4.3 PC 端C#应用程序设计
• 4.3.1 USB 驱动程序
• 4.3.2 人机界面程序
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验及功能实现
• 5.1 数据传输实验
• 5.1.1 数据上传
• 5.1.2 数据下传
• 5.2 仪器功能实现
• 5.2.1 采集方式
• 5.2.2 触发方式
• 5.2.3 转速测量
• 5.2.4 采样频率设置
• 5.2.5 其他功能
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 电路版图（附录1）
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文