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一种基于USB 接口的多功能便携数据采集系统设计 Design of the multi-function portable data collectting system based on USB 雷 旭 余 婧 （长安大学信息工程学院,陕西西安 710064 ） 摘 要：使用Silicon公司的 CP2102芯片作为USB接口桥接器，以高性能模拟微控制器ADuC845为系统的 控制核心，实现了 8 通道模拟量数据采集、8 通道数字量输入与 8 通道数字量输出等功能。该系统设计简 便、体积小、成本低，应用前景广阔。 关键词：USB总线 数据采集 ADuC845 数字量输入 数字量输出 Abstract ：A design of data collecting system is described. The CP2102 is the USB interface of the system. The ADuC845 is the system core MCU. The system realized 8 channels AD and 16 channels DIO. It has great market potential because of its simple structure and low cost. Keywords ：USB Data Collecting ADuC845 DI DO 0 引言 现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在许多场合要求数据采集系统向 便携化方向发展，要求系统具有体积小、功耗低、传输速度快、使用方便灵活等特点。 基于 PCI 或 ISA 总线的内置采集卡由于插拔麻烦、占用系统软硬件资源且价格相对昂 贵，应用范围有限。目前大量传统数据采集系统、仪表及其软件多采用 RS232/485 通信标准， 虽然成本低、占用系统资源少，但速度慢、不支持带电插拔的缺点使其无法满足工业现场采 集系统的发展要求。 面向便携应用的主控系统如笔记本电脑、嵌入式控制系统均不配备 PCI 或 ISA 接口， 然而通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB) 以其数据传输速度快、设备接插方便、 总线供电及扩展方便等优点成为便携式主控系统的必备接口。基于此，本文介绍一种以 USB 总线为接口的多功能小型便携数据采集系统。 1 芯片选型 1.1 主控芯片选型 主控芯片选择 Analog Devices 公司的 ADuC845 作为系统的主控制器，该芯片将 8052 的 MCU 核和模拟信号处理单元集成在一片 IC 上，是 ADI 公司推出的高性能 24 位数据采 集与处理系统，内部集成有两个 24 位的 ∆-ΣADC 、10/8 通道输入多路复用器，片内集成 62 kB 非易失性闪速／电擦除程序存储器、4 kB 非易失性闪速／电擦除数据存储器、256 BRAM 和 2 kB 扩展 RAM 。DuC845 还包含一个温度传感器、一个位于主 ADC 之前以便直接测量 低幅度信号的可编程增益放大器（PGA ）、一个 12 位电压输出数模转换器（DAC ）、两个灵 活的脉宽调制（PWM ）输出、两个电流源、一个基准电压源、一个从 32kHz 晶振产生 12.58MHz 时钟的振荡器与锁相环（PLL ）以及UART 、SP I 和 I ２C 通信端口。其数据处理能力可达 12MIPS。由于ADuC845 的高度集成、高速度、高精度的优秀特性，非常适合在要求小体积 高性能的便携系统中的应用。 1.2 USB 接口芯片选型 通用串行总线 USB 是由 Intel 等厂商制定的连接计算机与具有 USB 接口的多种外设之 间通信的串行总线。市场上现有的可供设计使用的USB 接口芯片有两类。 一类是 USB 端点控制器,如 Philips 的PDIUSBD12 ，OKI 的MSM60581 ，NATIONAL 的 USBN9603 ，Lucent 的USS-820/USS-620 ，Scanlog 的 SL11 等。这些芯片作为系统的接口将 直接使用 USB 总线的通信标准，由于 USB 协议标准比较复杂，在资源不充裕的 8 位 MCU 为核心的系统上实现会一定程度的影响系统性能；并且以这类