基于USB数据采集系统的设计开发

2 系统软件设计
本数据采集系统的软件部分主要由：固件程序设计、应用程序设计和USB驱动程序设计三部分组成。

2.1固件程序设计
固件程序中AD7829的转换脉冲/CONVST是由LPC2132 的P0.18 口发出，当AD7829转换结束后输出有效低电平，LPC2132接到有效电平后，发下一路地址（通过A0，A1，A2的高低电平配置）给AD7829，然后读数据，当AD7829的/RD和/CS信号有效时，将数据读人LPC2132的数据缓冲区的同时将下一路的地址打人，这样循环采集8路模拟输入，直到数据采集结束。
LPC2132与ISP1581之间的通信时靠LPC2132给ISP1581发送命令和数据来实现的。通过ISP1581的INT中断信号与微控制器LPC2132的EINT0口相连，当接收或发送数据成功时会产生中断，固件程序对这些中断进行响应并完成设备的配置。设备固件程序采用Keil C进行编写，包括主循环程序、中断服务程序、USB标准请求处理和批量数据传送请求处理4部分。如图3所示。

图3 固件程序框图

2.2 应用程序设计
应用程序包括Win32DLL程序和用户应用程序。Win32动态连接库是包含共享函数库的二进制文件，可以被多个应用程序同时使用。客户应用程序则是实现数据采集系统功能的软件程序，在本系统中采用Visual C++进行编写。
2.3 USB系统驱动程序设计
USB系统驱动程序采用分层结构模型，如图 4 所示。选用Microsoft公司提供的Windows驱动开发工具Windows DDK。

图 4 USB分层驱动模型

应用程序通过Win32 子系统利用一个Windows定义的软件接口(API)来同根集线器驱动程序进行通信。而USB根集线器驱动程序则要通过USBDI(通用串行总线驱动程序接口) 来实现同通用串行总线驱动程序(USBD)的通信。然后, US2BD会选择两种主控制器驱动程序之一来同其下方的主控制器进行通信。最后,主控制器驱动程序会直接实现对USB 物理总线的访问。在USB可用之前, 必须对其进行配置和接口选择, 然后所选择接口的各个管道才是可用的。在USBDI的基础上进行编程将大大简化, 用户不用关心IRP的类型, 而只需要在相应的分发例程中通过构造USB块并将其通过USBDI发送下去,就可以实现对USB设备的控制[5]。

3 结束语
USB数据采集系统优于传统的实时数据采集系统，它具有安装方便，支持即插即用，易于扩展，电磁干扰小，性价比高等优点。系统采用ARM7 芯片LPC2132和USB 2．0接口控制芯片ISP1581，实现数据采集系统的软硬件设计开发。在实验测试中，使用信号发生器生成8路模拟信号并将其接到数据采集系统的输入端，在PC机上可显示出对应的8路模拟信号波形，单路采样率为150 kSPS，达到系统设计的要求，证明了设计的正确性和实用性。

参考文献
[1] 王立萍，吴黎明．基于嵌入式USB数据采集系统的设计开发 [J]． 电子测量技术，2007，30（9）：24~26
[2] ISP1581 Users Manual [Z]．Philips Corp
[3] 周立功,张华．深入浅出ARM7[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005．52~53．
[4] 张广利，阎有运．基于AT89S52的USB数据采集系统的设计[J] ．仪器仪表用户，2008，03：33~35．
[5] 周冲，刘镇．基于AT89S52的USB数据采集系统的设计[J] ．科学技术与工程，2007，7（22）：5935~5938