论文摘要
随着计算机技术的发展,数据采集系统可以通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号,并且可以方便的实现数字信号存储、处理及再现,因此该系统得以越来越广泛的应用。针对目前实时存盘采集系统存在体积大、设计复杂、成本较高等不足之处,本课题设计了一种基于高速串行总线(USB)和数字信号处理器(DSP)的多路数据采集系统,具有成本较低、集成度较高等特点,同时具有一定数字处理能力。本论文的主要工作和成果包括:第一考虑到USB接口的通用性和高速特点,选用了USB接口作为上位机的接口,数据采集部分选用了DSP作为核心处理器,在设计时充分考虑了USB接口主机端与设备端的软件以及DSP与USB的无缝连接。第二给出了多路ADC数据处理和转发以及上位机对整个系统进行监控的实现方法。能方便得选择采集一路或高达16路的模拟电压信号。第三给出了整个电路的实现方案,设计了系统的硬件,包括:USB与F2812的直接连接设计,系统电源设计,外部RAM扩展及预处理电路设计等。第四给出了系统的软件实现,包括:USB的控制软件、DSP软件设计、WINDOWS下上位机程序设计。在USB设备端的设计中采用了Slave FIFO接口与DSP通信。USB接口类似于DSP与PC之间的高速"桥",使DSP能高速通过USB接口与PC通信,而不需要USB设备端固件干预,从而使USB2.0接口传输带宽得到充分发挥。DSP软件设计中介绍了ADC模块的配置,数据采集和转发,命令控制的实现方法,状态信息的反馈等。在上位机软件部分,介绍了驱动程序的开发,设计了上位机读取数据和控制系统。第五对整个系统进行了性能测试和分析。该系统既能较好地满足单通道高采样率的要求,又能可选择地对多路信号进行采集,具有较强的灵活性。同时本系统也支持即插即用,使用相当方便。
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摘要ABSTRACT目录第一章 前言1.1 选题背景1.2 关键技术的发展和特点1.3 课题的研究目的1.4 课题的主要研究工作第二章 相关基础介绍2.1 数据采集2.2 USB及USB2.02.1.1 USB规范制定的目标2.1.2 USB体系结构2.3 DSP2.3.1 数字信号处理器的结构特点2.3.2 流水线操作2.3.3 采用硬件乘法器2.4 本章小结第三章 系统方案设计3.1 硬件接口总体设计方案3.2 USB接口芯片选型3.2.1 量子FIFO（Quantum FIFO）3.2.2 端点（endpoint）缓存3.2.3 端点的AUTO（自动）模式:3.2.4 I2C控制器3.2.5 EZ-USB FX2的设备列举与重新设备列举3.2.6 EZ-USB FX2接口模式3.2.7 从属模式"Slave FIFO"3.2.8 EZ-USB FX2列举和重列举3.3 DSP和ADC芯片的选择3.3.1 TMS3202812时钟3.3.2 TMS320F2812的存贮空间3.3.3 中断3.3.4 ADC模块3.4 本章小结第四章 系统硬件设计4.1 FX2与TMS320F2812间接口设计4.1.1 DSP与FIFO的连接4.1.2 DSP与FIFO的读写时序的匹配4.1.3 其它相关引脚的连接4.2 系统电源设计4.3 系统时钟电路设计4.4 ADC模块外部引脚的连接4.5 USB主机端与设备端的接口设计4.6 DSP的RAM扩展2PROM的扩展'>4.7 FX2外部E2PROM的扩展4.8 本章小结第五章 系统软件设计及相关配置5.1 USB设备端程序设计5.1.1 FX2初始化程序设计5.1.2 中断程序设计5.1.3 FX2的仿真及下载5.2 DSP的软件设计5.2.1 ADC模块5.2.2 数据的缓存与转发5.2.3 FFT的实现5.2.4 系统配置的更改5.2.5 回馈信息5.2.6 DSP主程序流程5.3 本章小结第六章 上位机软件的设计及实验结果分析6.1 USB客户设备驱动程序设计6.2 上位机数据处理及显示应用程序6.2.1 采集数据的读取与显示6.2.2 状态数据的读取和控制命令的发送6.3 性能测试6.4 本章小节第七章 总结和展望7.1 结论7.2 建议致谢参考文献附录
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