一种新型高速数据采集系统的设计与实现
固件程序即为写入USB单片机中的程序，它是设备运行的控制中枢．Cypress公司提供了固件架构，用户可以利用这一架构简化固件开发。固件设计架构是由Keil C51编译器与其整合开发工具编写和构建的．在程序开始时，固件架构会执行下列步骤：
1) 设置所有内部状态变量的初始值。
2) 调用用户的初始设置函数TD_Init( )，待返回后，固件架构就会将USB接口设置为未配置的状态。
3) 在1s的时间间隔内，开始重新进行设备列举，直到设置封包收到端点0为止。
4) 当SETUP封包被检测到后，固件架构就会启动工作分配器，而这个工作分配器就会按顺序重复地执行下面的工作：
A: 调用用户函数TD_Poll( )。
B: 是否决定标准设备请求是未定(或等待决定)的。如果已决定，它将会分析所收到的命令请求，并且加以响应。
C: 是否决定USB核心已经报告了USB中止(Suspend)事件。如果已决定，它会调用用户函数TD_Suspend()。
若取得成功的返回，则测试回复(Resume)事件。反之，如果未检测到，将会把微处理器放人中止模式中。当回复事件被检测到时，将调用用户函数TD_Resume( )，并且连续地跳回至步骤C。
D: 若从TD_Suspend()函数中未收到成功的返回，再连续地跳至步骤C。
实际上Cypress公司提供的这个固件框架已经能够使USB芯片正常的工作，但是，它并不能满足本系统的需要。需要添加自己的控制代码来控制USB芯片，使之能够完成需要的工作。
框架程序中为提供了两个函数TD_Init( )，TD_Poll( )，根据上面的分析发现，这两个函数分别完成了系统的初始化工作和系统的用户期望工作。在此采集系统中，只需要修改这两个函数，添加自己的功能函数，即可完成系统需要的功能。
在TD_Init( )中，需要添加自己的代码来完成系统的初始化，因为系统采用了2端点和6端点的批量读写功能，所以，将2端点配置单缓冲区512字节，两倍缓冲区，作为In端点，将6端点配置为单缓冲区512字节，两倍缓冲区，作为Out端点，配置系统为异步Slave FIFO 模式。
在TD_Poll( )中，通过检测2端点和6端点缓冲区数据的状态，来及时的读取这两个缓冲区中的数据，然后调用自己定义的函数DecodeInst( ), ImplementInst( )来完成对于控制指令的译码和执行工作。
驱动程序
基于EZ-USB FX2的二次枚举的特性，需要编制两个驱动程序：一个驱动程序loader.sys，它将在主机上编写好的固件程序在主机系统启动时下载至FX2的RAM中；另一个驱动程序USBBULK.sys为实际安装的驱动程序。另外，为实现在系统启动时，自动安装两次驱动程序，还需编写自己的ezloader.inf文件实现。loader.sys需要自己编写生成，USBBULK.sys可使用CYPRESS公司的通用驱动程序。
用户程序
用户程序是系统与用户的接口，它通过通用驱动程序完成对外设的控制和通信。在编写用户程序时，首先要建立与外设的连接，然后才能实施数据的传输。启动采样后，为了保证不丢失数据，用户程序应建立一个新的工作线程专门获取外设传来的数据。程序中主要用到两个API函数：CreateFile()和DeviceIoControl()。CreateFile()取得设备句后,DeviceIoControl()根据该句柄完成数据传输。
系统通过DeviceIoControl()完成的工作如下：
数据批量读，数据批量写。
结语
为了验证本系统采集数据的准确性，利用信号源产生的正弦波信号对系统进行验证。测试结果如图3所示。
图3 测试结果
通过实际测量，该系统测量数据与实际情况完全符合，单通道采样速率最高可达到10Mbps。
整个采集系统由USB2.0数据传输、FPGA、逻辑电路、和计算机等组成，通过对该系统的硬件电路设计和软件编程分析，以及实际测量结果的比较，证明了该系统的可行性。由于采用高速USB2.0接口，本系统具有即插即用、高速采集等特点，具有很好的扩展性。该采集系统已经在雷达接收机的测试系统中得到应用。
参考文献：
1. 李玉国，李刚，林凌，基于ADuC841的USB接13数据采集系统设计，电子产品世界，2006，11：100-104
2. 王羽中，潘明海，基于USB2．0的多通道数据采集系统设计与实现，电子测量技术，2007，30(6)：83-86
3. 金达，阙沛文．当前计算机技术发展对基于PC机自动测试系统的影响，计算机自动测量与控制，1999，8(1)：5—7．
4. 朱正平，宁百齐，袁洪，肖山竹．基于USB2．0接口芯片FX2的高速效据采集的设计实现，微计算机应用，2006， (3)：328— 331
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