基于usb的便携式数据采集系统设计.doc

西安理工大学硕士学位论文

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（基于USB的便携式数据采集系统设计）何文华西安理工大学
学位论文题名）作者姓名西安理工大学
分类号UDC密级学号

硕士学位论文

基于USB的便携式数据采集系统设计

学科门类：工学
学科名称：电路与系统
指导教师：
申请日期：2011年3月
摘要
论文题目：基于USB的便携式数据采集系统设计
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期：年月日

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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有不便于携带、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，具有传输速率高、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，设计了一种基于USB的便携式数据采集系统。
文中首先简单的对USB总线的特点以其相应的体系结构进行了介绍，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。
在硬件设计方面：选用的系统硬件主要由模数转换模块、FPGA主控制器模块、USB接口模块以及电源模块构成；根据系统要实现的功能以及芯片的工作方式完成了电路的连接，同时完成了系统的原理图设计和PCB图的绘制。
在软件设计方面：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:PORTABLEDATAACQUISITIONSYSTEMDESIGNBASEDONUSB
Major：Circuitsandsystems
Name：WenHuaHeSignature:
Supervisor：Prof.ShuiYuWANGSignature:

Abstract
TraditionaldataacquisitioncardiscommonlyusedstandardinterfacessuchasPCI、ISA，buttheacquisitioncardisnoteasytocarry,installandexpand.Soitcannotmeettheactualneedsoftheresearchandproduction.TheUniversalSerialinterfacesUSBasanewstandardofserialcommunication,ithasahightransmissionrate,goodscalability.Atthesametime,itiseasytoplugandplay,varietyinHYPERLINK"http://dj.iciba.com/use/"\t"_blank"use.Soitiscompensatedforthedefectsoftraditionalcapturecardinterface.
Inthispaper,alongwiththeefficientperformanceofthetransmissionadvantageoftheUSBandFPGA,aportabledataacquisitionsystembasedonUSB2.0havedesignedandimplemented.ThepaperfirstbrieflydescribesthearchitectureandfeaturesoftheUSBbus,thenconductedin-depthdiscussiononaspectsoftheh