硕士基于USB的便携式数据采集系统设计.docVIP

分类号 UDC 密 级 学 号 硕士学位论文 基于 USB便携式数据采集系统设计 学 科 门 类： 学 科 名 称： 电路与系统 指 导 教 师： 申 请 日 期： 2011年月 论文题目：基于USB的便携式数据采集系统设计 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要传统的数据采集卡普遍采用PCI、ISA等标准接口，基于这些标准接口的采集卡不便于携带、安装复杂、可扩展性差等问题，它已不能满足科研和生产的实际需要。通用串行接口USB作为一种新型的串口通信标准，具有传输速率、可扩展性好、即插即用、使用灵活等特性，很好的弥补了传统采集卡接口的缺陷。本文结合USB的传输优势和FPGA 的高效性能，设计基于USB的便携式数据采集系统。 文首先USB总线的体系结构介绍，然后对硬件电路、软件程序以及系统测试几个方面进行了深入论述。 硬件方面：转换、FPGA主控制器、USB接口电源模块；同时完成了系统的原理图设计和PCB图的绘制。 软件方面：根据系统的设计要求，重点研究了三部分内容：FPGA控制程序、USB固件程序以及客户端应用程序。同时详细介绍了各部分软件的具体设计思想，并给出了相应的程序流程图与调试结果。 最后，结合硬件和软件对整个系统进行了最终测试，并给出了测试结果和分析。结果表明：该数据采集系统的功能符合设计要求，能够满足一般工业现场对数据采集系统便携性、低功耗以及对数据传输速度要求较高的任务需求。 关键词：数据采集；USB2.0；FPGA；固件程序；应用程序 Title: PORTABLE DATA ACQUISITION SYSTEM DESIGN BASED ON USB Major：Circuits and systems Name： WenHua He Signature: Supervisor：Prof. ShuiYu WANG Signature: Abstract Traditional data acquisition card is commonly used standard interfaces such as PCI 、ISA，but the acquisition card is not easy to carry, install and expand. So it can not meet the actual needs of the research and production.The Universal Serial interfaces USB as a new standard of serial communication, it has a high transmission rate, good scalability .At the same time,it is easy to plug and play, variety in use. So it is compensated for the defects of traditional capture card interface. In this paper, along with the efficient performance of the transmission advantage of the USB and FPGA, a portable data acquisition system based on USB2.0 have designed and implemented .The paper first briefly describes the architecture and features of the USB bus, then conducted in-depth discussion on aspects of the hardware circuit, software programs, a