基于USB的数据采集和控制系统的开发与研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

硕士论文 硕士论文 基于USB的数据采集和控制系统的开发与研究 Y624091 摘 要 本论文主要以作者设计和开发的基于USB的数据采集与控制系统为研究背景， 介绍了USBl．1、USB2．0、USB OTG协议及其相关技术，研究了数据采集和控制系 统的数据传输问题，实现了数据采集和控制系统。 介绍了USB软件通信协议，讨论了基于USB的数据采集和控制系统的硬件设 计和客户端软件程序设计；介绍了常用的驱动程序开发工具，论述了驱动程序中的 一些基本概念和USB驱动程序体系结构。 最后，详细地讨论了USB设备驱动程序的设计和调用，并简单地介绍了数据采 集和控制系统的控制面板以及USB与串口通信板的控制面板的设计、作用和功能。 关键词：通用串行总线、数据采集与控制系统、固件、设备驱动 第1页 硕士论文 硕士论文 基于USB的数据采集艰l控制系统的开发与研究 ABSTRACT This paper introduces USBl．1、USB2．0、USB OTG protocol and relative technology,studying the technology of transfers about data acquisition and control system(DACS)based on USB interface by the background of that research，realizing data acquisition and control system． It expatiates how to design and develop a peripheral DACS based on USB interface and design of software in client—side． The tools of device driver development are introduced briefly．It introduces some basic concepts in the development of device％driver and USB devices driver architecture． Finally,it dwells on the design and invoke of USB devices driver program． Furthermore，the functions and purposes of the DACS and communication boards panel are introduced simply． Keywords：USB(Universal Serial Bus)、DACS、Firmware、Device Driver 第2页 硕士论文 硕士论文 基于USB的数据采集和控制系统的开发与研究 I绪论 I．I USB技术的历史回顾及发展现状 自从USB(Universal Serial Bus，通用串行总线111诞生，到USB2．0以及USB OTG(On—The—Go)V1．0的出现，好几年过去了，在此期间，USB技术也越来越受 到广大用户的青睐，USB的速度也从最初的1．5Mb／s提高到现在的480Mb／s，使得 原来不能使用USB接口的视频传输都可阻使用了。USBOTGVl．0的诞生，为外设 之间点到点通信的实现提供了一种完善的解决方案，突破了主PC机的约束，允许 USB外设拥有受限的主机功能，实现与其它的USB外设通信。USB并不像RS．232 那样。它可以连接多个设备(理论上可连接127个外围设备)，这些设备可以相互连 接在一起，而且不同的设备可以通过USB集线器分离开来，从而有利于实现分布式 的控制系统。 在目前PC的I／O模式中，外围设备通常被影射为CPU的I／O地址空间，并且 被分配一个指定的IRQ(中断请求)，在某些情况~F也可以是一个DMA通道。这 些系统资源被分配给指定外围设备，这些地址分配的方法已经成为一种标准，软件 开发者要根据指定的设备进行访问。这给编程者带来了不便，同时外设消耗了PC 的许多系统资源，使许多系统资源不可使用，并且产生了很多冲突，由此带来了许 多问题。 USB是连接外围设备与计算机的新式接口，每一台新式的PC都至少有两个USB 连接接口(支持USBl．1协议)和两个支持USB2．0的连接端口。标准的外围设备(例 如鼠标、键盘、调制解调器、外部磁盘驱动器以及游戏控制设备等)都已经改用USB 接口来连接到PC。USB的接头与连接接口不但体积小，而且可以利用集线器(hub) 让多个USB设备同时连接到一个连接端口。 安装USB设备不需要用户自己设定硬件与软件的选项，