32通道数据采集系统的设计与实现
这是一篇关于数据采集系统,FPGA,USB,Slave FIFO的论文, 主要内容为数据采集系统广泛地应用于科学研究、工业生产、日常生活等各个方面。在实际应用中,通常需要对多组传感器的输出信号进行采集。同时,传感器输出信号的类型、频率、大小又各有差异,这就使只有单通道的数据采集系统不再适用。本论文主要研究内容是32通道数据采集系统的设计与实现。设计中采用Altera公司的Cyclone Ⅲ系列芯片EP3C5E144C8作为核心控制器,其具有运行速度快、使用灵活、适合高速信号处理等优点;采用Cypress公司的Cy7c68013A作为USB接口芯片,其具有使用方便、支持热拔插、方便扩展、速度快等优点。系统总体方案是利用FPGA产生核心控制时序,将32路信号分时切换至ADC进行转换,然后将转换后的数据通过FPGA传输至处于Slave FIFO模式下的USB控制芯片,继而传输至计算机进行处理,最终实现数据的绘图、保存及显示。本文主要内容包括以下几个方面:首先,本文简要回顾了数据采集系统的发展历程,介绍了数据采集系统的结构形式、主要功能以及硬件的组成部分,并给出了本数据采集系统的总体方案。其次,详细介绍了以FPGA芯片为控制核心,USB控制芯片为接口的数据采集系统的硬件电路设计,包括模拟放大电路、电源电路、通道选择电路、时钟电路、复位电路、A/D转换电路、USB接口电路、FPGA配置电路等,给出了相应电路原理图,并在此基础上完成了 PCB图的设计。再次,从三个部分详细介绍了系统的软件程序设计。第一部分是基于FPGA的逻辑程序设计,包括分频模块、AD控制模块、通道切换模块、FIFO模块、USB控制模块以及参数设置模块,并给出了相应仿真结果;第二部分是USB固件程序以及驱动程序设计,介绍了固件程序的设计流程,给出了主要的配置代码,在Slave FIFO模式下实现了使用端点2和端点6来批量传输数据;第三部分是基于MFC的系统应用程序设计,给出了主要的配置代码,应用程序可以实现数据采集的开始、停止、波形显示等功能。最后,对系统的硬件电路和应用程序进行了测试,介绍了测试过程并给出了测试结果。最终测试结果表明,系统可实现对32路信号的循环采集,符合设计要求。
基于ARM的电脑绣花机监控系统的设计与实现
这是一篇关于电脑绣花机,实时操作系统,以太网,USB,现场总线的论文, 主要内容为电脑绣花机是当代最先进的绣花机械,随着人们对刺绣品质量的追求以及刺绣品需求量的增加,高性能的电脑绣花机越来越受到市场的推崇,用户对CAN(现场总线)、远程控制、海量USB存储、彩色LCD显示等技术在新型电脑绣花机中的应用有了新的需求。然而,国内电脑绣花机监控系统平台由于存在技术上的困难或成本上的障碍而使这些功能难以实现。随着电脑的不断发展和电子产品成本的不断降低,采用先进架构和体系的处理器,加上相应的实时操作系统进行任务管理,就能大大提高电脑绣花机监控系统的性能。本文设计了一种电脑绣花机监控系统,在详细分析电脑绣花机工作原理和功能需求的基础上,采用ARM处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统构建了监控系统平台,实现了实时操作系统任务管理、网络通信、USB设备读写、花样图案预览等功能,具体工作如下: (1)在介绍电脑绣花机的工作原理以及分析电脑绣花机监控系统性能需求的基础上,构建了基于ARM7核的嵌入式处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统的监控系统平台,并给出了系统的整体设计方案。 (2)根据电脑绣花机监控系统的整体设计方案,设计实现了系统的硬件电路,处理器采用ST公司生产的具有ARM7核的STR710FZ2T6,利用STR710FZ2T6的外部存储器接口的三个BANK,分别设计实现了以太网通信接口、USB设备读写接口以及彩色LCD实现接口等。 (3)在系统的接口电路设计方面,采用以太网控制芯片CS8900A使其通过ISA总线与系统处理器相连,构建了以太网通信接口,负责远程传输数据(花样文件)控制信息等;利用USB主从控制器SL811HS,在处理器STR710FZ2T6的控制下设计实现了对海量USB设备读写的USB接口,负责读写在U盘上的花样文件以及其它的数据信息;利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13设计实现了监控系统的LCD显示接口,系统处理器通过控制QD-13向LCD写入要显示的图案以及文字数据;组建了一个基于CAN通信的安全检测模块,主要包括电源检测以及断线检测等。监控系统的CAN节点利用系统处理器自带的CAN模块结合TI的CAN收发器sn65hvd230实现,电源检测节点、断线检测节点以及运动控制系统交互的CAN节点的控制器采用Microchip公司的带有CAN模块的18系列单片机PIC18F4680,CAN收发器采用该公司的MCP2551芯片。 (4)设计实现了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件,包括两个部分,一是功能接口的驱动程序,另一个是操作系统中的应用程序软件。驱动程序负责控制相应功能接口的运行,操作系统中的应用程序软件实现具体的功能应用,例如TCP/IP协议栈以及USB协议的实现等。 (5)整合了系统各个功能模块,并做出监控系统的PCB板,利用ADS开发环境进行系统的整体调试,给出了系统的运行效果,实验表明监控系统工作稳定,性能良好。 最后,文章分析了电脑绣花机的监控系统需要改进的地方,并对电脑绣花机监控系统未来发展趋势作出了展望。
医疗监护数据处理与打印系统的设计与实现
这是一篇关于监护仪,数据库,打印系统,CUPS,USB的论文, 主要内容为随着医疗卫生事业的繁荣发展,医疗设备也发生了翻天覆地的变化。如今作为传统设备的监护仪,集成了参数测量,显示,分析于等多种功能。在监护仪的软件系统中实时数据能够及时的为医生提供病人当前的生命特征,这样就使得很多人忽略了历史数据的重要性。在此背景下,随着新一代监护仪的推出,数据的采集、数据的处理以及打印功能也采用了新的设计方案。本文介绍了监护仪软件系统中数据采集、数据处理以及打印功能的一种实现方法。首先,本文介绍了本系统所涉及的关键技术,其中包括Qt的MVD框架与信号槽机制,以及Linux系统下的CUPS打印服务程序与USB的驱动原理。通过各关键技术的剖析,对系统的实现做好了铺垫。其次,本文对数据采集与打印系统详细设计和具体实现。本系统的实现分为三个部分:数据采集、数据处理、以及打印。本文在详细设计和实现之前,从功能和性能两个方面讨论了系统的需求,并对系统的总体架构和功能结构进行了设计。数据采集实现了收集系统的原始数据,将这些数据按照不同类别进行处理,存储到数据库中。数据处理的实现包含三个部分:数据存储、数据请求以及数据呈现。在数据存储中完成了数据库的设计,本次设计的数据库不支持SQL操作,而采用键值对存储方式的非关系型数据库。本文完成了数据库的表文件和数据文件的结构设计。数据的呈现是对获取的数据按照每种数据的显示规则进行处理。打印分为两个部分实现:报表设计与报表打印。在任务的处理中采用CUPS服务,其为应用程序提供了调用接口,简化了打印任务的管理与数据格式转换。打印机和监护仪的通信采用了基于USB的传输方式,本文完成了Linux系统下的USB驱动设计。本文通过数据结构的设计、类图的设计、函数设计以及时序设计的方式完成了系统中各部分的实现。本文分别从功能和性能两个方面完成了系统的测试工作。在功能测试中采用了单元测试和和功能测试两种方案,保证系统的可用性和完整性。在单元测试中采用了Gtest测试框架,对系统各功能进行了详细的单元测试;功能测试通过设置不同的打印范围对不同数据类型设计了测试用例。系统的性能测试分别验证了数据库的读写性能以及打印性能,通过实验结果分析,能够达到预期。
USB移动硬盘驱动系统设计与开发
这是一篇关于USB,硬盘,驱动系统,WDM的论文, 主要内容为本论文致力于设计和开发一个基于Windows 2000操作系统的USB移动硬盘驱动系统。该系统在Windows 2000操作系统平台上实现对USB移动硬盘即插即用的支持,支持对USB移动硬盘的格式化、多分区、读、写以及运行应用程序的各种硬盘操作。所实现的系统具有高可靠性、安全性和可扩展性。 论文首先对USB移动硬盘的硬件结构、在Windows 98操作系统平台上的工作原理和模式进行了分析,找出了原驱动系统不能支持Windows 2000操作系统的原因。针对这些原因,为实现USB移动硬盘可以稳定工作在Windows 2000操作系统平台上的目标,提出了改进的技术方案,新设计的驱动系统的驱动模型称为WDM(Windows Driver Model)。论文明确了在Windows 2000操作系统平台上驱动系统需要达到的功能指标和性能指标,以及可靠性、安全性、可扩展性的原则;提出了驱动系统的开发方式、开发工具、整体结构等;并进一步对各个子模块进行了方案设计。 在驱动系统的具体实现过程中,使用Windows 2000 DDK、Visual C++6.0、DebugPrint等开发工具,利用WDM、Windows即插即用系统的原理、Windows 2000访问硬盘的RAMDISK技术以及USB 1.1的协议规范等关键技术,开发了具有固件程序下载、支持设备即插即用、响应硬盘操作指令和驱动程序安装等功能的Ezmon.Sys、Usbide.Sys、Usbide.Inf三个系统模块。 在所有的模块开发完成之后,对系统的每个单元和整个驱动系统的可靠性、安全性及设备在此驱动系统支持下所能达到的性能进行了详细的测试。 最后,论文对该方案的优点和存在问题进行了总结,并提出了进一步完善的思路。
基于USB接口的数据采集系统研究
这是一篇关于USB,固件,驱动程序,WinDriver,PDIUSBD12,CAN的论文, 主要内容为本论文以基于USB接口的数据采集系统的研制过程为主要内容,阐述了利用Philips公司的PDIUSBD12芯片与ATMEL的AT89C52单片机实现USB接口的设计方案、开发方法和开发步骤,并给出了具体实现方案。另外,本文还探讨了用CAN总线实现分布式数据采集系统的方法。 论文首先简要介绍了USB总线的相关内容,然后介绍了USB接口的设计。USB接口的设计包括硬件设计、固件程序开发、驱动程序开发和应用程序开发三大部分。在硬件设计部分,首先介绍了USB控制器的选择,设计中所用的PDIUSBD12芯片的性能和特点,然后给出了具体硬件设计方案,并讨论了设计中应该注意的问题。固件程序开发部分先从总体上介绍了程序的设计思想及其层次结构,随后详细介绍了各层次程序的设计过程,并给出了部分源代码和程序流程图。驱动程序和应用程序开发部分论述了驱动程序开发工具的选择的原则,介绍了我们所用的开发工具WinDriver的工作原理,驱动程序的结构和驱动程序的开发过程,以及应用程序访问驱动程序的方法。 本论文已完成了基于USB总线的数据采集系统的设计,用其实现了基本的数据采集功能。使用USB总线传输数据,为数据采集系统与计算机之间的通讯开辟了新的道路。用WinDriver作为驱动程序开发工具,使开发者摆脱了核心态驱动开发的难点,可以在用户态开发简单的驱动程序,不需对操作系统和低层驱动的原理了解太多,这有利于快速开发外设驱动。
基于ARM的电脑绣花机监控系统的设计与实现
这是一篇关于电脑绣花机,实时操作系统,以太网,USB,现场总线的论文, 主要内容为电脑绣花机是当代最先进的绣花机械,随着人们对刺绣品质量的追求以及刺绣品需求量的增加,高性能的电脑绣花机越来越受到市场的推崇,用户对CAN(现场总线)、远程控制、海量USB存储、彩色LCD显示等技术在新型电脑绣花机中的应用有了新的需求。然而,国内电脑绣花机监控系统平台由于存在技术上的困难或成本上的障碍而使这些功能难以实现。随着电脑的不断发展和电子产品成本的不断降低,采用先进架构和体系的处理器,加上相应的实时操作系统进行任务管理,就能大大提高电脑绣花机监控系统的性能。本文设计了一种电脑绣花机监控系统,在详细分析电脑绣花机工作原理和功能需求的基础上,采用ARM处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统构建了监控系统平台,实现了实时操作系统任务管理、网络通信、USB设备读写、花样图案预览等功能,具体工作如下: (1)在介绍电脑绣花机的工作原理以及分析电脑绣花机监控系统性能需求的基础上,构建了基于ARM7核的嵌入式处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统的监控系统平台,并给出了系统的整体设计方案。 (2)根据电脑绣花机监控系统的整体设计方案,设计实现了系统的硬件电路,处理器采用ST公司生产的具有ARM7核的STR710FZ2T6,利用STR710FZ2T6的外部存储器接口的三个BANK,分别设计实现了以太网通信接口、USB设备读写接口以及彩色LCD实现接口等。 (3)在系统的接口电路设计方面,采用以太网控制芯片CS8900A使其通过ISA总线与系统处理器相连,构建了以太网通信接口,负责远程传输数据(花样文件)控制信息等;利用USB主从控制器SL811HS,在处理器STR710FZ2T6的控制下设计实现了对海量USB设备读写的USB接口,负责读写在U盘上的花样文件以及其它的数据信息;利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13设计实现了监控系统的LCD显示接口,系统处理器通过控制QD-13向LCD写入要显示的图案以及文字数据;组建了一个基于CAN通信的安全检测模块,主要包括电源检测以及断线检测等。监控系统的CAN节点利用系统处理器自带的CAN模块结合TI的CAN收发器sn65hvd230实现,电源检测节点、断线检测节点以及运动控制系统交互的CAN节点的控制器采用Microchip公司的带有CAN模块的18系列单片机PIC18F4680,CAN收发器采用该公司的MCP2551芯片。 (4)设计实现了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件,包括两个部分,一是功能接口的驱动程序,另一个是操作系统中的应用程序软件。驱动程序负责控制相应功能接口的运行,操作系统中的应用程序软件实现具体的功能应用,例如TCP/IP协议栈以及USB协议的实现等。 (5)整合了系统各个功能模块,并做出监控系统的PCB板,利用ADS开发环境进行系统的整体调试,给出了系统的运行效果,实验表明监控系统工作稳定,性能良好。 最后,文章分析了电脑绣花机的监控系统需要改进的地方,并对电脑绣花机监控系统未来发展趋势作出了展望。
基于USB的伺服监控系统高速数据通讯功能设计
这是一篇关于伺服监控系统,DSP,USB,高速数据采集,固件更新的论文, 主要内容为电机伺服系统作为工业制造场景中的关键节点,在运行过程中会产生大量表征系统运行状态的重要信息,设计支持高速通信功能的伺服监控系统能够便捷、实时、高效率地获取这些关键运行信息,为设备开发、调试和故障诊断提供数据支持。现有伺服监控系统在通信手段上存在传输速率低、兼容性差和配置繁琐等缺陷,难以满足开发人员在设备开发与调试场景下的点对点高速通信需求。本文在以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)为运算核心的伺服驱动器上,以实现伺服监控系统状态监控、高速采样和固件更新等功能为切入点,基于通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)通信接口完成了高速通信方案的设计,并在DSP和Windows环境下分别进行了软件功能开发。本文首先介绍了伺服驱动器的硬件结构和软件系统,从实际应用场景出发,分析了伺服监控系统通信的性能需求和功能需求。基于通信需求,探讨了使用USB2.0全速总线通信接口实现伺服监控系统中涉及的关键问题,从USB协议的基础特性、数据传输机制和总线枚举等角度探究了协议对通信性能的支持情况。其次,设计了伺服监控系统的功能实现方案。从顶层设计角度给出了系统通信分层模型,设计了设备通信状态机。从底层实现角度讨论并设计了以信息帧为核心的基础通信方案、以高速缓冲区交换策略为核心的高速数据采样方案和以处理器核间通信(Interprocessor Communication,IPC)为基础的双核DSP固件更新方案。在Visual Studio开发环境下,使用C#语言开发了界面简洁、运行可靠的上位机支持软件。最后,搭建了物理实验平台,对伺服监控系统的通信性能与功能进行实验测试。实验结果表明,设计的伺服高速通讯系统实现了稳定的状态监控功能、实时高精度的高速采样功能和快捷的双核固件更新功能,驱动器设备工作状况良好,上位机软件运行稳定、可靠,能够满足伺服监控系统在设备开发和实际场景下的通信要求。
基于USB接口的数据采集系统研究
这是一篇关于USB,固件,驱动程序,WinDriver,PDIUSBD12,CAN的论文, 主要内容为本论文以基于USB接口的数据采集系统的研制过程为主要内容,阐述了利用Philips公司的PDIUSBD12芯片与ATMEL的AT89C52单片机实现USB接口的设计方案、开发方法和开发步骤,并给出了具体实现方案。另外,本文还探讨了用CAN总线实现分布式数据采集系统的方法。 论文首先简要介绍了USB总线的相关内容,然后介绍了USB接口的设计。USB接口的设计包括硬件设计、固件程序开发、驱动程序开发和应用程序开发三大部分。在硬件设计部分,首先介绍了USB控制器的选择,设计中所用的PDIUSBD12芯片的性能和特点,然后给出了具体硬件设计方案,并讨论了设计中应该注意的问题。固件程序开发部分先从总体上介绍了程序的设计思想及其层次结构,随后详细介绍了各层次程序的设计过程,并给出了部分源代码和程序流程图。驱动程序和应用程序开发部分论述了驱动程序开发工具的选择的原则,介绍了我们所用的开发工具WinDriver的工作原理,驱动程序的结构和驱动程序的开发过程,以及应用程序访问驱动程序的方法。 本论文已完成了基于USB总线的数据采集系统的设计,用其实现了基本的数据采集功能。使用USB总线传输数据,为数据采集系统与计算机之间的通讯开辟了新的道路。用WinDriver作为驱动程序开发工具,使开发者摆脱了核心态驱动开发的难点,可以在用户态开发简单的驱动程序,不需对操作系统和低层驱动的原理了解太多,这有利于快速开发外设驱动。
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