基于单片机和USB接口的数据采集系统设计.doc

摘要：以EZ－USBFX2作为USB接口芯片设计一种数据采集系统。该系统应用EZ－USBFX2芯片构建单片机和主机的数据管道，接口符合USB2.0协议。详细介绍该系统的硬件组成和软件设计，包括FX2的固件设计和主机用户程序。EZ－USBFX2芯片工作在从属FIFO方式下，通过适当的配置可与单片机方便地进行连接，单片机可以像访问外部存储器一样访问FX2的端点。主机应用程序通过USB接口向设备发送相应的命令来控制采样过程。该系统硬件扩展方便、编程简单。关键词：FX2；SlaveFIFO；USB；数据采集中图分类号：TP334文献标识码：B文章编号：1004－373X(2009)04－065－03DesignofDataAcquisitionSystemBasedonSingleChipComputerandUSBInterfaceLIGuozhu(Xi′anUniversityofArtsandScience,Xi′an,710065,China)Abstract：AdataacquisitionsystemisdesignedbasedontheUSBinterfacechipEZ－USBFX2.ThesystemusesEZ－USBFX2chiptoformthedatapipelinebetweenmicroprocessorandcomputer.TheinterfaceconformstotheUSB2.0protocol.EZ－USBFX2chipworksintheslaveFIFOway.Thechipcanbeconnectedwithmicroprocessorconvenientlybysuitableconfigure.ThemicroprocessorcanaccesstoFX2′sendpointbythesamewayasaccesstoexternalmemory.Theuser′sapplicationprogramcontrolsthesamplingprocessthroughUSBinterfacebytransmissioncorrespondingcommandtotheequipment.Tothesystem,theexpansionofhardwareisconvenientandtheprogrammingissimple.Inthispaper,bothhardwaredesignandsoftwaredesignofthesystemarediscussedingreatdetail,includingthefirmwareofFX2anduser′sapplicationprogramofthecomputerside.Keywords：FX2;SlaveFIFO;USB;dataacquisition在工业生产和科学技术研究中，常利用PC或工控机对各种数据进行采集，以获得所需要的控制信息和实验数据。传统的数据采集系统多以ISA，EISA或PCI插卡的形式完成数据传输，这种方式存在安装麻烦，受计算机插槽数量、地址、中断资源限制，可扩展性差等缺点［1］。由于通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)具有自动被系统识别，自动安装驱动程序、自行进行系统配置，以及支持不同速率的同步和异步传输方式，支持热插拔和即插即用(PlugandPlay，PNP)等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。目前实现USB数据传送多采用专用的USB接口芯片，文献［1，2］采用的PDIUSBD12可支持USB1.1协议，文献［3］采用的接口芯片为USB100也仅支持USB1.1协议，文献［4］采用CP2102符合USB2.0协议，其通用的驱动程序可将设备作为虚拟的COM端口设备进行操作，文献［5］采用Philips公司ISP1581芯片作为USB2.0的接口芯片。这里采用Cypress公司的CY7C68013作为USB接口芯片，设计实现了基于单片机和USB2.0的数据采集系统。该系统可实现单通道模拟信号的采集，主机应用程序负责启动和停止采样，采样间隔时间由主机应用程序设置调整，采样数据传给主机应用程序显示并保存。1系统硬件设计1.1系统硬件组成整个系统的硬件结构如图1所示。AT89C52为主控单片机，负责控制A/D转换、上传采集数据、接收并执行主机的命令。CY7C68013为USB接口芯片。A/D转换芯片采用TI公司生产的TLC549，AD780是一款高精度参考电压芯片,可为TLC549提供2.5V或者3.0V的参考电压。系统+5V电源由主机的USB接口提供，CY7C68013所需的电源为+3.3V，由+5V电源接稳压芯片AP1117提供，图中没有画出。1.2TLC549TLC549