基于usb接口的数据采集系统及其应用-控制理论与控制工程专业论文.docx

摘、 摘、 要 本文将USB(Universal Serial Bus)接1：3技术与控制系统中传统的数据采 集环节结合起来，设计实现了基于USB接口的数据采集系统。文中详细的阐述了 USB接口硬件电路的设计过程、固件程序的实现、驱动程序的设计方法、用户态 程序的实现，以及硬件电路中MCS51系列单片机与Philips公司的PDIUSBDl2芯 片协同工作方法。固件程序依据USB协议来完成对采集数据的打包，以及解析来 自主机的命令。驱动程序起到了底层硬件与应用程序之间的桥梁作用，采用WDM 模型，以IRP作为消息传播的载体，以DDK作为开发工具，来实现与Windows 系统底层核心机制相交互的功能。 该数据采集系统成功的应用到了现有设备“双水槽液位过程控制系统”上， 实现了对其采集环节的改进，克服了原有系统中232通讯的一些弊端。在先进的 USB总线产品应用到工控领域方面作了一次有益的尝试。 论文的第一部分简要介绍了USB总线技术的一些基本知识和“双水槽液位控 制系统”的总体结构。第二部分详细介绍了系统的硬件设计思路及实现方案，它 包括采集回路、控制PDIUSBDl2芯片的回路。以单片机为控制核心，对各个回路 进行控制，还详细的阐述了固件程序的设计过程和方法。第三部分详细介绍了驱 动程序的设计过程。介绍了微软推荐使用的WDM模型，介绍了如何使用DDK开 发驱动程序，以及驱动程序的调试方法。讨论了编译驱动程序的途径和方法。第 四部分阐述了用户态程序，介绍了访问驱动程序的途径和方法，简要的介绍了用 户程序的一些功能的实现过程。 论文的最后部分全面的总结了该系统的软硬件设计方案，以及在双水槽液位 控制系统中的成功应用，指出了它的应用价值和前景。 关键词：USB、数据采集、驱动程序、WDM、DDK AbstractThis Abstract This thesis introduces a new kind Data-Collecting System based on Universal Serial Bus(USB)mtcrface tecbnology The system represents a new trend in traditional industry control filed．The hardware design process for USB Interface Data Collecting System is introduced here，the developing of Firmware is discussed in detail， and the procedure of developing device drivers in WDM models via DDK is also given to the readers．The User program is also included in the thesis．In order to prove the validity of this system，the thesis uses successfully in an experimental system that is a Liquid Level Position Control System for Double Ponds．And the characters of this apparatus have been improved greatly． The fust part of the thesis describes the components of Liquid Level Position Control System for Double Ponds．And at the same time，some basic knowledge ofUSB Specifications is given． The second part tells as the way of hardware design for this Data Collecting System．It includes the Data Collecting Circuit and PDIUSBDl2 operation circuit． MCU is the center unit that controls all the components in the board．In addition，the thesis describes how to design firmware in detail． The third part introduces Windows Driver Mode