基于DSP的高速数据采集系统设计方案

2.2 USB接口

USB 通用接口芯片可分为3 种。一种是专门为USB 应用设计的USB 芯片，一种是建立在现有芯片系列基础上的USB 芯片，还有一种是只处理USB 通信，必须被一个外部微控制器所控制的USB 芯片。该设计采用CH372属于最后一种。

CH372 内置了USB 通讯中的底层协议，具有省事的内置固件模式和灵活的外置固件模式。在内置固件模式下，CH372 自动处理默认端点0 的所有事务，本地端DSP 只要负责数据交换，所以DSP 程序非常简洁。在外置固件模式下，由外部DSP 根据需要自行处理各种USB 请求，从而可以实现符合各种USB 类规范的设备。

CH372 与 TMS320F2812 之间以非总线方式连接，连接框图如图2 所示。CH372 的8 位数据口D0 ~D7 分别挂在TMS320F2812 的GPIOA0 ~ GPIOA7 准双向I/O 口上，命令数据地址选择端A0，读信号选择端RD，写信息选择端WR 和中断输出端INT 分别与TMS320F2812的GPIOA9、GPIOA10、GPIOA11 和GPIO8(CAP1)相连，片选引脚CS 接地。

2.3 AD 转换器

该系统采用MAXIM 公司的MAX1308 型号的AD 转换器，MAX1308 独立的采样保持(T/H)电路为每个通道提供同时采样，MAX1308 提供±5V 输入范围，输入故障容限为±16.5V。其ADC 在0.9micro;s 内完成2 个通道的转换，在1.98µs 内完成多达8 个通道的转换，8 个通道转换时每通道吞吐率为456kSPS。其他特性包括20MHz 的T/H 输入带宽、内部时钟、内部(+2.5V)或外部(+2.0V 至+3.0V)基准以及低功耗省电模式。20MHz、12 位双向并行数据总线用来提供转换结果，并可接受数字输入分别激活每一路通道。工作在+4.75V 至+5.25V 模拟电源与+2.7V 至+5.25V 数字电源下，全速运行时，总电源电流为57mA，工作温度为-40℃至+85℃扩展温度范围。

3、软件设计

该数据系统的软件由USB 驱动程序、DSP 程序和PC 机应用程序3 大模块构成。

3.1 USB 驱动

USB 设备驱动是应用程序和硬件之间的接口，起着承上启下的作用。CH372 套件包括CH372 芯片和计算机端的CH372 驱动程序。在本地端，CH372 芯片以内置的固件程序自动处理了USB 通讯中的基本事务；在计算机端，驱动程序以及动态链接库等软件向计算机应用层提供应用层接口。

它内部提供API 函数供应用程序使用，以实现对USB 设备的打开、关闭、读写等操作。此设计中USB 设备驱动采用USB 芯片厂商提供的驱动程序CH372DRV.EXE，安装驱动程序CH372DRV.EXE 后，在应用程序中调用动态链接库CH375DLL.DLL 提供的API 函数来打开、关闭、和读写USB 设备。

DSP 和USB 芯片通信时，CH372 芯片占用两个地址位，当A0 引脚为高电平时选择命令端口，可以写入命令；当A0 引脚为低电平时选择数据端口，可以读写数据。DSP 通过8 位并行口对CH372 芯片进行读写，所有操作都是由一个命令码、若干个输入数据和若干个输出数据组成，部分命令不需要输入数据，部分命令没有输出数据。命令操作步骤如下：

①、在A0=1 时向命令端口写入命令代码；

②、如果该命令具有输入数据，则在A0=0 时依次写入输入数据，每次一个字节；

③、如果该命令具有输出数据，则在A0=0 时依次读取输出数据，每次一个字节；

④、命令完成，可以暂停或者转到①继续执行下一个命令。

CH372 芯片专门用于处理USB 通讯，在接收到数据后或者发送完数据后，CH372 以中断方式通知DSP 进行处理。DSP 通过CH372 芯片接收数据的处理步骤如下：

①、当CH372 接收到USB 主机发来的数据后，首先锁定当前USB 缓冲区，防止被后续数据覆盖，然后将INT 引脚设置为低电平，向DSP 请求中断；

②、DSP 进入中断服务程序，首先执行GET_STATUS 命令获取中断状态；

③、CH372 在GET_STATUS 命令完成后将INT 引脚恢复为高电平，取消中断请求；

④、由于通过上述GET_STATUS 命令获取的中断状态是“下传成功”，所以DSP 执行RD_USB_DATA命令从CH372 读取接收到的数据；

⑤、CH372 在RD_USB_DATA 命令完成后释放当前缓冲区，从而可以继续USB 通讯；

⑥、DSP 退出中断服务程序。