【正文】 cation technology, the high transmission speed, strong error correction ability, expansibility, easy plugandplay, organic unifies in together, at the same time, also make the development of a broader USB data acquisition.Keywords: Data acquisition USB interface controller 目錄1 USB簡(jiǎn)介 5 USB的互連 6 USB的主機(jī) 7 USB驅(qū)動(dòng)(USBD) 7 USB設(shè)備 7 USB的物理層 82 整體方案設(shè)計(jì) 8 方案論證 9 方案比較 103 單元模塊設(shè)計(jì) 11 微控制器及USB控制器接口電路模塊 11 AT89C5131封裝及引腳說明 11 AT89C5131的USB接口電路 12 AD轉(zhuǎn)換電路模塊 14 A/D轉(zhuǎn)換器 14 A/D轉(zhuǎn)換器接口電路 16 外接存儲(chǔ)器接口電路 17 外接存儲(chǔ)器 17 外接存儲(chǔ)器接口電路 18 系統(tǒng)外圍電路 19 軟件設(shè)計(jì) 20 固件程序 20 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 24 應(yīng)用程序 264 小結(jié) 295 致謝 306 參考文獻(xiàn) 317 附錄 32 硬件連接電路圖 32 PCB圖 331 USB簡(jiǎn)介通用串行總線標(biāo)準(zhǔn)USB是1995年微軟、康柏、DEC、IBM等公司為解決傳統(tǒng)總線不足的問題而推出的一種新型通信標(biāo)準(zhǔn)。因我國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，所以數(shù)據(jù)的采集正在向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化等方向發(fā)展?？傊瑹o論在哪個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用的越及時(shí)，工作效率就愈高，獲得經(jīng)濟(jì)利益就愈大，這是毋庸置疑的。數(shù)據(jù)流模式：描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中通過USB從產(chǎn)生方到使用方的流動(dòng)方式；客戶USB系統(tǒng)主機(jī)控制器功能部件USB設(shè)備USB總線接口邏輯流實(shí)際流 通信模型層次關(guān)系圖 USB驅(qū)動(dòng)(USBD)USBD提供供操作系統(tǒng)組件特別是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序訪問設(shè)備的一組接口。3） 最上層功能是由串行總線設(shè)備提供，比如鼠標(biāo)或ISDN接口。插頭與插座有兩個(gè)系列分別為A和B系列，A用于基本固定的外圍設(shè)備，而系列B用于經(jīng)常拔插的設(shè)備，這兩個(gè)系列是不能互換的。設(shè)計(jì)本課題時(shí)考慮了兩種方案，下面綜合比較這兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以便選者最合適的設(shè)計(jì)方案。 AT89C5131封裝及引腳說明根據(jù)方案二的需要，選擇AT89C5131作為USB控制芯片。ALE引腳是地址鎖存使能信號(hào)引腳，只有當(dāng)讀寫外部的程序存儲(chǔ)器和使用MOVX指令時(shí)該引腳信號(hào)有效。+相連，從而可實(shí)現(xiàn)軟件斷開功能。AT89C5131單片機(jī)還具有USB接口功能，可直接與USB端口連接，通過USB總線與PC機(jī)通信。u D0~D7：擁有8位數(shù)字量輸出端口。u CLK：作為時(shí)鐘輸入端。ADC0809具有了輸出三態(tài)鎖存器，因此其8位輸出數(shù)據(jù)引腳D0~~。ADC0809與單片機(jī) AT89C5131與A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器芯片的連接電路 外接存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)外接存儲(chǔ)器接口電路是為了將單片機(jī)接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，以達(dá)到采樣功能。單片機(jī)P2口作為高位地址線，其P2口輸出具有鎖存的功能，不必加地址鎖存器就可直接與AT28C64的高5位地址線A8~A12相連。單片機(jī)AT89C5131時(shí)鐘發(fā)生器包括一個(gè)內(nèi)部振蕩器和一個(gè)鎖相環(huán)（PLL），所有的外部設(shè)備以及CPU的內(nèi)核工作所需的時(shí)鐘信號(hào)都是由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的?？煽闯鍪且粋€(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)。 PLL結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 典型分頻值設(shè)置振蕩器頻率R+1N+1PLLDIV寄存器3MHz161F0h6MHz8170h8MHz6150h12MHz4130h16MHz3120h18MHz8372h20MHz125B4h24MHz2110h32MHz3221h 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在軟件上主要包括三部分：固件程序、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及應(yīng)用程序。 //PLLCON寄存器的D2位EXT48=0，取消外部48MHzPll_set_div(0x30)。endpoint_status[EP_IN]=0x00。 //選擇端點(diǎn)0if(Usb_setup_received()) //端點(diǎn)0是否收到主機(jī)發(fā)出的SETUP包{usb_enumeration_process()。 Ep0InputInterruptHandler()； break； case VECINT_OUTPUT_ENDPOINT1: bVECINT=0x00。 bVECINT=0x00。此驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)端點(diǎn)的讀寫操作函數(shù)，其寫操作函數(shù)編寫如下：NTSTATUS USBDevice::Write(KIrp I){tEntering USBDevice::Write,IEOL。dwTotalSize=dwMaxSize。return (this,STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES)。具體應(yīng)用程序代碼如下：hDev=CreateFile((), //設(shè)備路徑GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //訪問模式FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, //共享模式NULL,OPEN_EXISTING, //創(chuàng)建方式FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, //文件屬性和標(biāo)志NULL)。DWORD Error。 //分配了2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間bufwrite[0]=m_Frequency。 //分頻256個(gè)自己的存儲(chǔ)空間int i=0。 //將256個(gè)數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)讀出free(bufread)。（3）測(cè)試數(shù)據(jù)采集卡的功能。5 致謝在論文即將完成之際，回首自己設(shè)計(jì)過程，有很多設(shè)計(jì)的收獲，更多的是對(duì)我?guī)椭氖斋@，沒有老師同學(xué)們無私的幫助，我是不可能完成的。實(shí)驗(yàn)對(duì)于本論文設(shè)計(jì)的成功，我最要感謝的是我的指導(dǎo)老師——段老師。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)AT89C5131雖已具有USB接口功能，但仍屬于與8051系列類似的8位單片機(jī)；如果要提高采樣速度的話，應(yīng)選擇功能更強(qiáng)的單片機(jī)作為控制芯片，但滿足此次的數(shù)據(jù)采集功能還是沒問題。然后對(duì)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，主要包括了四部分設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)和USB接口電路設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、外接存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)。nRead,NULL)。 //啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集free(bufwrite)。 //查找USB設(shè)備，獲得設(shè)備句柄if(hDevice==NULL) //如果設(shè)備句柄為空{(diào)MessageBox(找不到指定硬件)。H))。status=(I,pUrb,LinkTo(WriteComplete),pCompInfo,0)。return (this,STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES)。return (this,STATUS_SUCCESS)。 //開中斷} USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)中控制和連接硬件的關(guān)鍵步驟，它提供了連接到計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備提供軟件接口。 Ep1InputInterruptHandler()。 //設(shè)備掛起}Void EX0_int(void) interrupt 0 //外部中斷0{EA=DISABLE。 //端點(diǎn)1配置為批量IN類型usb_reset_endpoint(EP_IN)。 //選擇端點(diǎn)Usb_configure_ep_type(ep_type)。二、控制A/D采樣，由于控制采樣的工作非常簡(jiǎn)單，在此論文中不做介紹。PLLF引腳是PLL的低通濾波器連接引腳，它需要與一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)相連接。當(dāng)然也可選擇采用外部振蕩器來產(chǎn)生時(shí)