基于usb2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

1、第1頁共43頁基于基于USB2.0USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計摘要數(shù)據(jù)采集技術(shù)是以傳感器、信號測量與處理、微型計算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等，涉及模擬信號調(diào)理、模擬信號數(shù)字化、數(shù)字信號處理等，具有很強(qiáng)的實用性。隨著計算機(jī)、微電子等技術(shù)和數(shù)據(jù)采集理論的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在日益擴(kuò)大，己逐步成為促進(jìn)各個有關(guān)科技領(lǐng)域發(fā)展的重要手段。USB總線從誕生

2、起就給許多領(lǐng)域帶來了一場巨大的變革。它以靈活、方便、應(yīng)用范圍廣、通信穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，使USB接口成為PC機(jī)的通用接口，尤其在USB總線實現(xiàn)傳輸速度達(dá)到480Mbs之后，其應(yīng)用范圍更加廣闊，一些原來不能應(yīng)用USB的場合也可以使用，如大容量的數(shù)據(jù)采集、高保真的圖像視頻傳輸?shù)?。本文在分析USB協(xié)議的基礎(chǔ)上，圍繞設(shè)計目標(biāo)，從整體方案、控制芯片及傳輸類型的設(shè)計選擇，以及如何解決USB接口通信方面闡述了主要的設(shè)計研究工作。并通過所采集的具體人

3、體脈搏信號進(jìn)行分析達(dá)到設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，USB，MSP430第3頁共43頁數(shù)據(jù)采集是信息科學(xué)的一個重要分支，是信息處理系統(tǒng)的最前端。它是以傳感器、信號測量與處理、微型計算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等作業(yè)，具有很強(qiáng)的實用性。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中經(jīng)常需要對一些物理量進(jìn)行采集，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。在自動飛行控制和航天器的遙測、遙控中以及在國民經(jīng)濟(jì)的

4、各個領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)具有很重要的地位。隨著大規(guī)模集成電路與計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)將在雷達(dá)、通信、水聲、遙感、語音處理、智能儀器、工業(yè)自動化以及生物醫(yī)學(xué)工程等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展是人機(jī)交互、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制的基礎(chǔ)。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是PC的出現(xiàn)，大大地促進(jìn)了工業(yè)自動化的程度，現(xiàn)在越來越多的設(shè)備實現(xiàn)了自動控制和無人職守，而這一切又促進(jìn)了數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中，常常利用PC

5、或工控機(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。1.1USB開發(fā)背景及研究的目的和意義開發(fā)背景及研究的目的和意義隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展以及計算機(jī)應(yīng)用的普及，計算機(jī)系統(tǒng)除了包括顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤等基本外圍設(shè)備，還包括越來越多數(shù)字化設(shè)備，如打印機(jī)、掃描儀、麥克、數(shù)碼相機(jī)，等等。這些日益多樣化的設(shè)備并沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備的安裝和配置都比較復(fù)雜。例如，連接打印機(jī)要用25針的并行接口，鼠標(biāo)則用9針或25針的串行接口

6、，而某些設(shè)備則需要使用專門插卡。相對于外設(shè)種類和數(shù)量的增多，PC機(jī)傳統(tǒng)接口從系統(tǒng)與用戶兩個角度都呈現(xiàn)出其固有限制。從系統(tǒng)角度，其一，計算機(jī)端口資源(I0地址、IRQ和DMA等)有限；其二，計算機(jī)提供的接口和主板插槽有限，通過添加板卡擴(kuò)充接口的方法無法根本解決問題；其三，接口數(shù)據(jù)傳輸不能滿足外設(shè)所提出的更高要求，如更高速度和雙向數(shù)據(jù)傳輸。而對用戶來講，在一臺PC上增加一臺新的外設(shè)，通常需要完成一系列繁瑣工作；關(guān)閉電源，打開機(jī)箱。安裝外設(shè)的