计结构描述符定义初始化程序任务处理程序设备枚举程序数据采集程序驱动程序设计驱动程序介绍驱动程序结构数据采集系统驱动程序设计应用程序设计驱动程序和应用程序的通信数据采集系统应用程序设计本章小结总结与展望致谢参考文献附录电路原理总图附录参考外文文献及其译文附录主要参考文献的题录及其摘要插图清单图基本架构图图的电缆图设备与主机的逻辑连接图试验系统硬件框图图的内部结构框图图引脚分配图图控制器结构框图图输出数据批量传输标准模式图输入数据批量传输标准模式图接口电路图工作时序图与转换器和存储器芯片的连接电路图结构内部结构框图图固件设计流程图图描述符存放顺序图初始化程序流程图图端点中断处理程序流程图图获得描述符请求处理程序流程图图设置地址请求处理程序流程图图设置配置请求处理程序流程图图获得配置请求处理程序流程图图读取转换数据程序流程图图数据发送程序流程图图驱动程序和设备对象的层次结构图与驱动程序栈图找到新硬件未知设备图指定安装文件的保存路径图驱动程序安装完成图找到设备图数据采集界面李彦君基于接口的数据采集器设计表格清单表标准请求类型表标准描述符数值表端点配置和寄存器对应关系表中断优先级设置表地址码与输入通道对应关系表引脚说明表典型分频值设置表设备描述符格式表配置描述符格式表接口描述符格式表端点描述符格式表寄存器控制寄存器，地址表寄存器分频寄存器，地址引言随着计算机技术的迅速发展对外部总线速度的要求越来越高。 通用串行总线，即总线凭借其即插如图所示，固件端将要传送的数据存储到端点中，并且对寄存器的位置，从而在该端点收到下个请求时控制器可以将存在中的数据发送出去。 在置位之前，基于接口的数据采集器设计摘要随着现代工业领域对数据采集的要求越来越高，传统的以采用数据采集卡为主的方法由于传输速度慢安装麻烦抗干扰能力弱等诸多问题已难以适应如今数据采集的要求。 通用串行总线具有速度快支持热插拔及传输线少等优点，因此将应用于数据采集可以很好的解决传统数据采集的不足，具有广泛的应用价值。 本文针对高速数据采集器的需要，设计了基于的数据采集器。 设计工作包括硬件设计和软件设计两部分，硬件部分本系统选用了公司的单片机作为微控制器，负责接收由转换得到的数字量数据，并通过其内置的控制器实现单片机和机之间的数据通信。 本设计的主要工作难点是软件的设计，包括固件程序驱动程序和应用程序的设计三部分。 其中，固件程序利用软件开发，而驱动程序则通过自动生成并适当修改而成通过固件程序和驱动程序的设计使得单片机可作为设备被机识别，从而可以将采集的数据通过数据线传输给机。 机上的应用程序利用开发，使用设计了机上的数据采集界面，可实现采集数据的波形图显示功能。 本文最后通过对采集器的测试，在设计的数据采集界面上显示出了输入随机信号的波形图。 实践证明，本设计已初步取得成功，可以实现数据采集功能。 关键词数据采集单片机固件李彦君基于接口的数据采集器设计目录引言第章绪论课题研究意义课题背景国内外现状课题研究内容第章协议与规范的发展过程体系结构主机控制器根集线器集线器设备总线物理接口数据通信流的逻辑结构数据传输类型设备结构设备的状态标准请求设备描述符简介的产生机械特性支持的芯片第章系统硬件设计系统总体设计实际应用系统设计本课题实验系统设计控制电路控制芯片选型单片机特点及结构封装及引脚。 本系统采用引脚的封装结构，其引脚分配如图所示。 图引脚分配图下面对单片机的主要管脚进行介绍分别是并行端口和口的信号引脚。 口可作为地址数据复用总线，作为地址总线时，上为低位地址则与键盘接口信号复用，同时和又与和复用，则与可编程计数器队列的外部时钟输入复用，与捕获外部信号输入或比较外部信号输出复用。 口也可以作为地址线，此时上输出高位地址。 口各引脚均具有第二功能，和与串行信号接口和复用，和与外部触发脉冲和复用，和与定时器计数器和复用，和则与写信号和读信号复用另外还与驱动输出引脚复用。 分别与串行时钟和串行数据复用。 和分别是总线正信号引脚和负信号引脚，复位后和分别是高电平和低电平。 是总线参考电压引脚，该引脚通过个的电阻和相连可以实现软件断开功能。 本系统中就要利用和两个引脚与端口的两根数据线和相连，从而实现数据通信。 是单片机复位信号引脚，将引脚保持个时钟周期就会使芯片复位，当芯片处于休眠或低功耗模式时复位可使芯片恢复到正常工作状态。 是地址锁存使能信号引脚，只有当读写外部程序存储器和使用指令时该引脚信号有效。 引脚当复位后是用来检测在系统编程模式的外部硬件的。 引脚接高电平时芯片是从内部存储器寻址的，必须接低电平才能使芯片从外部程序存储器起始地址开始寻址。 内置控制器单片机具有内置控制器，从而可直接通过总线传输数据，以下对其控制器进行介绍控制器结构内置的设备控制器能提供和总线进行数据交换的硬件接口控制器要求的参考时钟，该参考时钟通过的锁相环输出，并能用来产生的全点类型的配置可以通过对寄存器的和两位设置不同的值来实现。 的值和对应的端点类型如下控制类型同步类型批量类型中断类型端点是默认的控制端点，因此总是被配置为控制类型。 端点方向配置对于批量中断和同步端点，其方向的设置是通过设置寄存器的位来实现的。 与对应的端点方向如下输入输出对于控制端点，设置是没有意义的。 端点复位使用端点前，其缓冲区会被复位。 先将寄存器的对应位置，然后再重新设为，这样就完成了对端点的复位。 例如将端点的复位，需要先对寄存器写入再写入。 端点配置和相关寄存器对应关系如表所示表端点配置和寄存器对应关系端点配置不使能控制批量输入批量输出中断输入中断输出同步输入同步输出批量传输模式的个端点分别支持的四种传输模式控制传输同步传输中断传输和批量传输，其中端点端点采用模式传输，其余端点采用标准传输模式。 本系统使用批量传输模式，以下对其标准模式作介绍。 输出批量数据标准传输模式如图所示，当个端点收到个有效数据包时，控制器将对位置，并且触发相应的中断，数据开始从端点缓冲区中读出。 当所有的数据被读出后，固件将会对清零以使控制器可以接收下个数据包。 在此之前，控制器将会对每个请求回应个握手包。 端点读字节清零端点读字节端点读字节端点读字节图输出数据批量传输标准模式图输出数据批量传输标准模式输入批量数据标准传输模式速时钟提供给控制器和总线之间的数据交换，控制器的结构框图如图所示。 即串行接口引擎，主要完成倒转不归零编码和解码位填充产生和检测串并数据转换的工作。 即通用功能接口，用来实现数据流和数据存储器之间的接口功能。 控制器配置通用配置首先需要使能控制器在事务处理之前，必须产生正确的参考时钟给控制器然后通过对寄存器的位置来使能控制器。 然后是分配设备地址在总线复位或复位后，必须由软件对寄存器的位置位，这样控制器将能以地址来响应总线请求。 当成功接受到请求后，控制器必须只以系统分配的新地址响应总线请求。 新地址将会存储在寄存器中，而位和寄存器中的位将会被置位来使控制器只对新地址的请求作出响应。 李彦君基于接口的数据采集器设计图控制器结构框图图控制器结