开题报告(第四次).doc

重庆科技学院 毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于USB的数据采集系统设计 学 院 电气与信息工程学院 专业班级 测控普 学生姓名 学号 指导教师 2012 年 2 月 22 日  开题报告填写要求 1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。 4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。 毕业设计(论文)开题报告 1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析 1）本课题的目的及意义 数据作为信息的载体遍布我们的生活。随着信息技术的发展，数据的采集逐渐成为人机交互的核心，因此，数据采集卡被广泛的应用于各种场合。目前流行的数据采集卡接口有PCI、485、232、1394等等[1]，经过多年发展这些类型的采集卡技术已经很成熟。但是随着对数据采集要求的提高，对采集卡在传输带宽、采样速率和便捷性等方面的要求也越来越高。 由于传统接口（如PCI、232等）的采集卡安装繁琐、传输速度慢、抗干扰能力弱等问题变得很难适应目前快速高精度的数据采集任务。通用串行总线USB作为近年提出的通信协议，经过短短几年时间从1.1发展到目前流行的2.0及性能更优异的3.0版本，并在世界范围内被广泛的应用在笔记本电脑、PDA、智能手机、工控机等各种设备上。USB 2.0支持最多127个设备，并且不会损失带宽National Instruments、Alazartech 、SP Devices、GAGE等公司，研发的USB采集卡分辨率从8位到16位，采集速度从10KS/s到800KS/s。例如NI公司生产的USB-9221高速采集卡，其采样精度为8路12位，采样速率高达800KS/s，输入信号范围可达±60V[3]。这些厂商生产的USB采集卡占有大部分市场。国内从事USB采集卡研发的公司有阿尔泰、研华等公司，由于技术起步较晚，产品的性能与国外先进水平有一些差距。现在市场中的USB采集卡涵盖了音频、环境信息、电压/流等信号的采集，同时集成了多路DA以及DI/DO功能，相比较其它的采集卡而言，数字I/O的支持使得USB外围设备控制等方面有巨大优势，在闭环控制系统中USB采集卡能实现数据采集和控制同时进行。随着PCB制作技术和电子技术的发展，目前的USB采集卡在信号抗干扰和噪声抑制方面有了很大的改善。基于USB2.0的数据采集卡在视频接入、音频采集等产业发展迅速，现在的视频监控、安防、专业音频等行业越来越多的采用USB接口的产品[4]。 常见的USB采集传输方式上大体有两类，第一类是通过外置USB芯片，例如串口桥接芯片PL2303、USB接口芯片CH376等。PL2303的原理是通过通用异步接收/发送装置（USART）将在串口信息流与USB信号相互转换后的信号进行传输，实现设备与上位机之间的USB总线通信。这种方法优点是设计方便、电路简单、不需要在采集卡中编写USB控制程序，缺点是传输速度低[5]。CH376则是将系统中的数据通过SPI等总线直接送入到接口芯片处理为USB信息格式，然后与外设和上位机通信。它优点是能较好的支持USB，在传输速度等方面没有限制，缺点是电路复杂、需要在采集卡中编写USB芯片控制程序[6]；第二类方式采用的是内置USB接口的MCU，由于内置USB接口，这种方式的采集卡在设计、性能等方面都优于第一类。 综合设计成本和性能等方面的考虑，两类常见的方式中，使用最广泛的是第一类。但是市面上内置了USB接口的MCU较少，同时目前的USB控制芯片已经高度的智能化和集成化，大多数的控制芯片内置了独立的处理内核和SDRAM，并在底层嵌入了USB通信协议，这使得USB采集卡在驱动程序开发等方面变得更加方便快捷，因此设计人员更多采用的是外置USB芯片。如今的USB采集卡通过内置的片内ROM集成了很多的控制和操作指令，使得使用者在操作和二次开发过程中得到极大的便利。例如NI公司的USB全线产品共用NI-DAQmx驱动程序NI LabVIEW、NI LabWindows/CVI、NI Measurement StudioUSB总线是一种单向总