基于USB的数据采集系统研究与设计.doc

学校代码学目目曼担玦筍曼堡研究生姓名喹盍圭呈坐叠 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。捍艘衬谌葑岸诼畚撵橐 电路设计。集两路视频数据，基本实现系统性能指标。 琾琣，琔 第滦髀邸构獭岛偷缙娣丁峁埂缭垂芾怼璞该毒佟种传输类型本章小结一视频信号 疍转换电路设计配置电路设计时序逻辑设计的开发流程 全文总结展望一参考文献致谢附录 课题的研究背景与意义 和其他常用计算机接口进行了比较。表常用计算机接口的性能对比湫椭是否支持热插以太网要方向，其在工控、视频领域将具有广阔的市场前景和无限的市场价值。因此， 等产品。氖涑鍪菘梢杂谜庑方惺莘奖愕淖;怀蒛的形式传输，继而开发难度将大大降低，价格成本将大大减少。但是，在深度方面和精度方面，国内自主研发的产品有一定的差距于国外产品。卡要求的提高，利用蚒协议规范将开发符合多种场合的数据采集 芯亢头治鯱总线协议、视频技术和总体设计目标，并比较多路数 表堑苯裼玫降淖罟惴海究翁庖惨訳为基础研究数据采集系统， 典型电缆线颜色 土机功能层设备层 功能设备单元和自供电的艿!凸首芟吖绲腢供电单元有两个典型特 于芟撸牡淖芟叩缌髟谌闻渲猛瓯锨安换岢，三、配置完来自于专用电池、插座的单独本地电源。 下面对諹的标准设备描述符进行分别介绍。 个地址是唯一的。的所有内部状态。在枚举过程中，设备不一定必须要进入挂起状态。 地使用包来传输数据，必须按照一定的关系把这些不同的包组织成事务才能传同步字段握手包令牌包令牌阶段握手阶段在高速分裂事务和高速带宽同步传输中。种传输类型 用控制传输来交换信息。 量传送就会发生，空闲带宽很少，可能很长时间就不会进行批量事物。其是使用批量事务来传输数据，适用于传输大量的，且对传输时间和传输速率均要求不高的设备或无要求的设备，例女打印机、大容量存储设备、扫描仪等设备。批量传输只能用于高速与全速设备，但高速与全速设备可以不支持批量传输。令牌、数据和握手三个阶段是一次批量传输事务典型过程。批量传输可以保证数据传送，但不能保证传送的延迟，采用差错控制和重试机制来确保传输数据的正确性，如果总线出现错误，传送失败，可进行重发。 淙胫剖剑篜制：涑鼋涌冢篣输出：骰肪澄露龋一。 制式两个色差信号则是逐行顺序传送的，这样无论什么时间在传输通道中只传送一个色差信号，两个色度分量相互窜扰的问题就彻底解决了。法国、东欧视频采集系统前端输入的是前文提到的或騭制式模拟信 屏幕上的设备，如图所示，每张图像都是从显示器的左上角开始，一直向右移动，直达到达显示器的右边缘为止，然后向下扫描一行，重复地从左到右进行扫描，这个过程一直持续到整个屏幕全部被刷新一次。隔行显示，如图，是线发送奇数行的数据，接着发送偶数行的数据。逐行扫描和隔行扫描的特点：逐行扫描的图像画面平滑、无闪烁；隔行扫描行间闪烁比较明显、会造成锯齿现象，它们是由组成单一帧的两个视场间的相对位移造成的：隔行扫描是一种压缩方式，用帧周期一半的时间，通过偏置两个视场来组建一帧，减少了一半需要传输或储存的信息量；对于未被压缩的隔行高清晰度视频，这个数据产生速度大约是前面的两倍。图逐行扫描与隔行扫描图像质量对比。现在，大多数广播、壤胱佣疾捎靡愿粜蟹绞叫藕牛蠖嗍贑的显示器都采用隔行方式显示。 图逐行扫描与隔行扫描图像质量对比 工匝匪避砸呵旺凋盈强旺蕊蕊蕊砸砸砸旺旺旺鯿猋 “卜卜一瑚!瘛!瘛!鰐一瘛轈高篇器器卜卜一襬表虴的指示 常见的多路数据采集的几种方案如下：斗控制逻辑图伪同步多通道采集方案结构图 编写及上位机应用软件的设计则是软件部分设计。 块化设计思想便可以将整个系统划分分若干模块，若干个人同时设计，这样大大提高了效率。给涌诳刂菩酒校銲说愣寥牖撼迩儆善銸端点输出至机。 驱动程序有址椒菏褂肕的7褂肈存储到硬盘中。开发者可以选择不同的开发软件开发应用程序，如，琇等。设备驱动程序用户界面编程本章小结 系统的具体的硬件电路的设计。硬件电路设计部分主要包括疍电路设计、行配置，即可高效解码进行疍转换。 两路信号结构图基本一致，一路的电路连接结构图如所示，具体原理电路见动检测输入的模拟视频信号，并进行疍转换。腄：脚与送给中。图疍转换结构电路 系统作为基础来构建本数据采集系统的控制系统。使用的外围电路最少，只包含必要的控制电路，并且能使能够正常工作的的最简单的系统就称为最小系统。一般来讲，最小系统包括时钟复位电路、配置电路、电源电路等。在若使用了软嵌入式处理器，的最小系统必须要包括蚐，以上的这些组件就是最小系统的组成部分。图最小系统和可编程阵列逻辑为简单，由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面组成，是现场可编程的但密度较低，只能适用于一些规模较小的数字电路。窃赑的基础上发展起来的，采用了工艺，实现了电可擦除，电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元。随着技术的不断成熟，高性能且廉价的已经逐渐取代疨的市场份额，因此本文不做详细介绍。 緈百和可编程阵列逻辑羇较小的电路。其相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。采用了或工艺，实现了电可擦除，电可改写，断电后编程数据不会丢失，上电即可工作不需要配置芯片。的这种独特结构设置有加密单元，加密后可以防止编程数据被读出。生产的公司有很多家，每个公司的器件结构千差万别，但一般情况下都是基于乘积项结构的，主要有可编程单元、基本逻辑单元、布线池和其他辅助功能模块构成【】，宏单元中与阵列的输出乘积项阵列即阵中的与阵列的输出，本质就是“与或”阵列，阵列的交是世纪年代中期推出的另一种高性能新型的可编程逻辑器件，是可编程逻辑器件进一步发展的产物，是中集成度最高的一种。就编程工艺而言，多数的采用编程工艺，也有少数的采用反熔丝编程工艺。采用编程工艺优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，快速实现板级和系统级的动态配置，但缺点是掉电后数据会丢失，每次上电后都需要对其进行配置，所以需要配置基本的可编程逻辑单元一般由查找表和寄存器组布线结构，但时序延迟是均匀的和可预测的，因为其采用的逻辑块编程， 介绍敲拦鶤就瞥龅腃系列中的一款低成本器件， 对使用等可编程逻辑器件采用模式，接口设计至关重要，其关系到整个电路板的调试。根据自己的实践，设计下图所示电路图，去提高接口电路的稳定性，其中上拉电阻阻值为。为了防止输入引脚在未知状态下影响系统工作，该电路在输入引脚上接上拉电阻，同时对输出引脚接了欧姆的电阻去限流。图和配置电路 在数据采集中，、玔常用做数据缓存，每种表 图的接口电路、，其中脚的功耗最低。不同封装的芯畃畃 辗鳌薪涌谝，增强型，的的图组成结构 相关的寄存器。酒诓縧 !狥!一一!猒卜一写的标准连接图读的标准连接图的标准连接 呵，卧的：庞隕的数据引脚相连，的、涑銎銯淖刺畔又罸个普通引脚上。通过、几个引脚来控制的数据传输。的、也受控制，根据固件程序的选择的端点来选择其引脚电平的高低。其中，引脚，是包结束信号，写入端点的字节数小于固件设定的包大小时，声明此信号，可让将数据打成一包进行传输，受控制。 ;欢矗咛宓缭吹缏吠既缤所示。甚与“辛电源电路为了使设计的系统更稳定，性能更优，特采取了以下措施： 本章小结 部分。通常情况下，的设计流程如图所示，主要包括以下具体步骤：总体 图设计流程产品，需要使用多少逻辑资源，使用多少个。同时要对项目设计成本、项 图处理数据流程根据以上可分析研究出，处理数据比较复杂，根据模块化思想，将时序逻辑划分为若干模块。 图时序逻辑模块划分化而相反的变化。 时钟线为电平，总线上的数据需保持稳定的逻辑电平状态。蓔终止翁：根据以上分析，采甇开发平 湖配置的寄存器及配置参数。表束信号且藕耪蚪氲谌刺湎乱桓鍪荩蝗绻觳釧不正 接对竺娴氖悠凳萁屑剖纯伞引。标号 压缩的行的色度信号采用奇场相同的行的色度信号。“”表示块写入一行压缩数据；从而保证了读写不在同一块中进行。 控制器模块 二控制器。】主控制状态机：卜指 激活等待读操作写操作预充电刷新 的正确性。调度每帧视频数据采集所需时间为：每行视频数据采集所需时间为： 为：，第二路数据操作状态第二路数据操作标志位有效有数据，则把它从扯脸龇偷絬缓存模块中准备发送。 传输模式，状态喝鏔诘鼻白刺却裨颍呒胱刺；状态喝缧璐涓嗟氖蚪刺，否则进状态。 操作时序完全符合其操作规范。方式的时序仿真固件程序设计在公司的应用平台用户界面编程 掣型是，的固件流程图 捎胏语言进行程序设计。固文件名同步延时宏定义本次课题系统设计中，涌谀讲捎玫腟模式。此模式下，菰赨主机和外部逻 表各位参数表，各位参数含义说阄扌籚，端点有效端点方向，涑觯籇，输入块传输；篢酱洌籘：，无效这两位决定端点缓冲区类型，：撼迩築築，用到龆说悖炊说和端点捎肁淠剑珽端点配置成块传；清除掉得到的装载数据的标志位甀一， 下：【觳镋是否为空 重新配置计数器，以便于下次传输数据 緍。我的电脑文件才能进行安装。完成系统的硬件设计和软件设计，就要开始对系统的软件和硬件进行联调。 紫龋谏杓频南低成贤呒由螪酒珹，按系统测试 。鼠标和萁它指针设备 镩萌试遇过厂丽广蝴厂百一鞴孳爵蓐羞菡两薪一：噜弼便在中还原出原始图片。足系统设计指标。 全文总结 展望更广泛的数据采集场合。应尽量提高程序执行的效率，以进一步提高数据传输的速度。 参考文献王栋基于氖莶杉低成杓芠苏州：苏州大学，肖飚，朱国祥通用串行总线褂玫腢电缆的研发】通信电缆，現陈启美，周玉军，丁传锁，陈锁柱缙匦訹浚缌远璞福：陈启美，王刚际醺攀觥綣缌远璞福：印 萧世文，宋延清布杓啤綧籈京：清华大学出版社，铂 钱豪璞该毒俟碳按肷杓芠浚缒灾J队爰际酰：张海峰，赵爱玲芟叩某跏蓟治觥綣】计算机网络与通信，： 孙王强多路微弱电流采集系统设计【济南：济南大学，解超基于和募馄鞯缭纯刂葡低车难芯縖武汉：武汉理工人学，疧琣设计手册】北京：人民邮电出版社，：珻，甌，甕，盇 ， 成的。三年来