一种高效多道信号系统的编程毕设文献综述.doc

单位代码 学号_ _分 类 号_ 密 级_ _ 文献综述一种高效多道信号系统的编程 院（系）名称信息工程学院 专业名称 学生姓名 指导教师2012 年3月23日 黄河科技学院毕业论文（文献综述） 第 5 页摘 要随着数字信号处理理论和计算机的不断发展，测量系统对数据的传输和处理速度要求越来越高，本设计是适用于射线剂量的检测的一种高效多道数据采集系统的程序设计, 系统是采用通用串行总线U SB 来实现多道采集接口与上位机的数据传输, 其特点就是在高速处理数据的同时并能实现数据的高速传输，它采用AVR单片机作为数据处理系统，并采用USB2.0来进行数据的传输，具有速度快、通用性好和即插即用的优势。在本文中首先对采用的AVR控制器ATMEL公司的ATmegal128和USB技术做了简单的介绍，然后是对由ATmegal128芯片和飞利浦公司的PDIUSBD12型号USB2.0芯片组成的数据采集系统的程序设计，程序设计主要实现数据串行到并行的输出，以提高数据的处理和传输速度，从而实现高效、高速的目的，使数据能够由探测仪器到上位机的高速传输和处理。关键词：AVR；ATmega128；USB2.0；高效多道AbstractWith the developing of digital signal processing theories and computer, the speed for delivering and processing the data is becoming more and more demanding, the design adopt the USB for delivering between multimember collecting interface and computer for processing the data, It can process and at the same time deliver the data at high speed, the design adopt AVR as the data processing system, and use USB2.0 to deliver the data, as a result, It can work at speed ,in various place , having the advantage of the plug-and-play. the thesis introduce AVR-ATmegal128 manufacturing by ATMEL and USB at first, then program for AVR and USB which apply to collecting system, In order to attain the high speed for delivering and processing the data, the program mainly convert the serial data to parallel date, so the data from the detecting system can be delivered and handled at high speed by the computer for processing the data. Keyword:AVR;ATmega128;USB2.0;multicenter引 言为完成核探测信号的高速数据处理和向外通信，采用AVR单片机及USB接电路。采用AVR单片机比同类单片机运行速度高。在外设资源，灵活性等方面性能均较强，性价比较高。采用USB技术作为探测仪器与 PC机通信手段，有高速，低功耗，扩展性好，即插即用，维护方便等优点。设计中，采用ATMEL公司生产的AVR微处理器Tmega128，它具有高性能、低功耗、先进的RISC结构、优良的非易失性程序和数据存储器，并且在接口、外设、特殊处理功能等方面都具有其他同类型产品不可比的优良品质。USB接口采用CH375。利用USB2.0技术，数据传输率最大可达480Mps。当采集一定量的数据后，自动将数据打包，通过USB总线传输到PC机进行数据处理。 1.整体方案基于USB技术的谱数据采集系统的硬件原理框图如图2-1所示。下位机硬件部分主要由射线探测系统(探头)、脉冲信号调理电路、数字电位器、多道脉冲幅度分析器、USB接口电路以及电源电路等构成，其中探头部分包括Nat (TI)闪烁探测器，前置电路和高压电源等，多道脉冲幅度分析器部分主要包括峰值甄别电路、控制电路、A/D转换电路以及AVR128微控制器系统。上位机由台式或笔记本微机系统构成，软件部分主要由微控制器固件程序、USB设备驱动程序和应用程序组成。2USB总线简介USB (Universal Serial Bus)的中文含义是通用串行总线。早先的微机系统中，外设与CPU的连接存在接口标准各自独立、互不兼容、无法共享的问题，并且安装、配置也很麻烦。这不仅使外设日益多样化的发展趋势与系统I/O端口、IRQ)有限性的矛盾更加突出，而且给用户对外设的连接和使用带来极大不便，因此，迫切需要新的通用型外设标准出台。为了实现整个计算机系统中总线的一致性，以Intel公司为主，并联合Compaq， Hewlet-Packard. Lucent， Microsoft，NEC以及Philips共七家公司共同开发的一种快速的、双向的、同步传输的并可以热拔插的新型通用串行总线，简称USB总线。并在19%年1月公布了1.0版本，此后又于2000年4月发布了2.0版本。3数据处理微控制器ATmega128的特点 ATmega128是ATmel于2001年推出的mega系列AVR单片机中的代表性产品之一，是目前为止AVR系列中功能最强大的单片机。由于它的高性价比，本课题采用其作为检测系统的数据处理微控制器。其特性为： （1） 先进的RSIC精密指令集结构 高性能低功耗的AVR8位微控制器/133条功能强大的指令大部分在单时钟内执行，工作在16MHz下，具有16MIPS的性能，32*8个通用工作寄存器+外设控制寄存器； 片内带有执行时间为两个时钟周期的硬件乘法器； 128K字节在线可重复编程Flash/可通过片内的引导程序实现在线系统编程，写操作时真正可读。 （2） 内部配置 JTAG（符合IEEE std.1149.1标准）接口，通过JTAG接口对Flash、EEPROM、熔丝位和加密位编程以及ISP下载接口； 实时计数器（RTC）、4个具有比较模式和PWM的定时器/记数器（两个带预分频和一种比较模式的8位定时/记数器、两个扩充的带预分频器和比较模式捕获模式的16位定时/计数器； 两个USART、一个两线（IC）串行接口、一个8通道10位具有可选增益差分输入的A/D转换器、一个SPI口、片内模拟比较器、一个带内部震荡器的可编程看门狗定时器； （3） 特别的MCU特点 上电复位和可编程的低电压检测，内部可校准的RC震荡器，外部和内部中断源，可软件选择时钟频率，全局上拉禁止； 6种可通过软件选择的省电模式。 （4） I/O和封装 53个可编程的I/O脚，具有内部上拉，是真正的I/O口，64脚TQFP封装。 （5） 工作电压/速度等级 2.7-5.5V ATmega128L/4.5-5.5V ATmega128 0-8MHz ATmega128L/0-16MHzATmega128 （6） 向后兼容ATmega103，可工作于ATmega103兼容模式。四USB设备驱动程序工作简述USB设备驱动程序工作简述如下：当应用程序想对USB设备进行I/O操作，它需调用Windows API函数，I/O管理器将此请求构造成一个合适的I/O请求包（IRP）并把它传递给USB功能驱动程序。USB功能驱动程序接收到这个IRP后，根据IPR中包含的具体操作代码构造相应USB请求块（URB），并把此URB放到一个新的IRP中，然后把它传递给USB底层驱动程序。USB底层驱动程序根据IRP中所含的URB执行相应的操作，并把操作的结果返回给USB功能驱动程序。USB功能驱动程序接收到此返回的IRP后，将操作结果通过IRP返还给I/O管理器，最后I/O管理器将此IRP操作结果传回给应用程序，至此应用程序对设备的一次I/O操作完成。本信号系统采用Philips公司生产的型号为PDIUSBD12的接口芯片是一个具有集成的SIE，FIFO存储器、发送器和电压调整器的高性能USB接口芯片，同时还支持DMA逻辑传输形式。他通常应用于基于微控制器的系统中，并且可以通过高速的并行接口和系统中的微处理器进行通信，其中最高并行接口速率可以达到2 MBs，是一个具有8位数据总线和一个地址的存储与数据交换设备。USB 设备的驱动程序的设计是基于WDM (Windows driver model) 的。Windows 的USB 设备驱动必须遵循Windows 98 和更新的Win 32 驱动模式。USB通信使用分层驱动模型，每一层处理一部分通信过程 。开发USB 驱动程序通常需要Windows 98/NT/ 2000 DDK开发包和soft ICE 等调试工具。结 论在多道信号系统中通过U SB 进行射线剂量检测的数据采集， 对于8192 道数据已完全满足实时数据接收处理要求， 是在核探测仪器中应用信息技术的一个尝试。由于U SB 接口已成为计算机的标准接口， 支持W indow s 9x/2 000 操作系统，因而更具有通用性; 省掉机内插卡， 增强了系统的安全性。即插即用、开机插拔使系统提高了系统便利性。这些都符合仪器发展的模块化、数字化及网络化方向。如何进一步提高传输速度， 使开发更加简明规范， 值得进一步实验和探讨。参考文献1杨振江. 智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用M. 西安:西安电子科大出版社, 2001.2宋建国. AVR单片机原理及应用M. 北京:北京航空航天大学出版社, 2000. 3张弘. USB接口设计M. 西安:西安电子科技大学出版社, 2002.4马伟. 计算机USB系统原理及其主/从机设计. 北京:北京航空航天大学出版社, 2004. 231-2355沈兰荪.高速数据采集系统的原理与应用M.北京:北京人民邮电出版社, 19956王经谨. 核电子学. 北京:原子能出版社, 1985.7王立吉.计量学基础M.北京：中国计量出版社。1997:140-148.8谢一冈.粒子探测器与数据获取M.北京：科学出版社.2003:198-200.9程勃.一种新的能谱型放射性检测仪J.核电子学与探测技术，2002.10杨素行.模拟电子技术基础简明教程M.高等教育出版社，19