基于USB总线和Aduc831的数据采集系统的设计方案.docx

PAGE 1 PAGE 1 基于USB总线和Aduc831的数据采集系统的设计方案 由于信息网络化的进展，常常需要将各种设备与主机相连，传统的外设与主机的信息化代表了一种信息技术被高度应用，信息资源被高度共享，从而使得人的智能潜力以及社会物质资源潜力被充分发挥，个人行为、组织决策和社会运行趋于合理化的抱负状态。同时信息化也是IT产业进展与IT在社会经济各部门集中的基础之上的，不断运用IT改造传统的经济、社会结构从而通往如前所述的抱负状态的一个持续的过程。通讯接口一般是基于PCI总线、ISA总线或者是RS-232C串行总线。PCI总线是一种不依附于某个详细处理器的局部总线。从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的总线，详细由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器供应了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能。PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线掌握权，以加速数据传送。 1.USB简介  1.1USB特点  USB的英文全称为Universal Serial Bus,它是一种快速、双向、同步传输的廉价的并可以进行热拔插的串行接口。它的特点主要有：  1）速度快。速度性能是USB技术的突出特点之一。USB接口的传输率可达每秒12Mb,比串口快了整整100倍，比并口也快了十多倍。  2） 设备安装和配置简单。安装USB设备不必再打开机箱，加减已安装过的设备完全不用关闭计算机。全部USB设备均支持热插拔，且易于扩展。  3） 使用敏捷。USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。连接的方式也非常敏捷，既可以使用串行连接，也可以使用中枢转接头（Hub），把多个设备连接在一起，再同PC机的USB口相接。在 USB方式下，全部的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱；允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。USB采纳 级联方式，即每个USB设备用一个USB 插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又供应一个USB插座供下一个USB外设连接 用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB掌握器可以连接多达127个外设，而每个外 设间距离（线缆长度）可达5米。  1.2 USB总线协议  USB总线属于一种轮讯方式总线，主机掌握端口初始化全部的数据传输。每一总线动作多传送三个数据包，包括令牌（Token）、数据（Data）、联络（HandShake）。根据传输前制定好的原则，在每次传送开头时，主机送一个描述传输动作的种类、方向、USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常被称为令牌包（TokenPacket）。USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。在传输开头时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开头发送包含信息的数据包或表明没有数据传送。接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送胜利。  2. 硬件设计  2.1 Aduc831简介  ADuC831 是一个完全综合的247 k采样保持数据采集系统，在同一片中 结合了高性能的自校准12位 ADC 多路通道，双12位 DAC通道和可编程8位 MCU.微处理器是 8052,供应片内 62 kB 非易失性闪速/电擦除程序存储器。还供应片内 4 kB 非易失性闪速/电擦除数据存储器、256 b RAM 和2 kB 扩展 RAM.  ADuC831 还供应额外的电源监视器， 和一个高精度参考源。片内数字外围设备包括2个16位Σ-Δ DAC, 双输出16位 PWM,看门狗定时器， 定时间隔计数器，3个定时器/计数器， 定时器 3用于波特率产生核 串行接口 I/O （I2C, SPI 和UART） .  并且片内供应串行和调试模式 （通过 UART）， 并且通过EA引脚供应单引脚竞争模式。ADuC831 支持 QuickStart 和 QuickStart Plus 升级系统和低成本的软件和硬件工具。  2.2 USBN9603简介  USBN9603是一个集成的USB端点掌握器，具有增加的DMA功能。USBN9603集成了一个带有3.3V的调整器的收发器，1个SIE（串行接口引擎），1个8 b并行接口，1个时钟发生器和1个MICROWIRE/PLUS接口。USBN9603可以进行7个端点的数据传输，除了1个端点必需为掌握传输端点以外，其他的6个端点可以被配置成中断传输端点、批量传输端点或者等时传输端点；每一个端点都有一个特地的FIFO,掌握端点的FIFO长度为8B,其他