基于嵌入式USB接口的数据采集系统的设计
数据采集任务多在户外进行，所以数据采集系统通常要满足实时性、专用性、可靠性和低功耗等性能，这些特性在嵌入式系统中都能得到很好的体现，因此本文将以WindowsCE的嵌入式平台来开发效据采集系统。但是由于嵌入式系统的硬件结构不易改变，所以在进行数据采集设备扩展时应该选择接口简单灵活、数据传输率高和支持热拔插的传输总线，而USB接口则能很好地满足这些要求，同时USB还有总线供电和不受插槽、中断等硬件资源限制的特性，因此USB接口是数据采集设备与嵌入式系统进行数据传输的理想选择。综上所述，本文将设计一款基于嵌入式USB接口的数据采集系统以满足实际的需要，下面将从硬件设计，程序实现和实际测试3方面具体描述。
1 硬件设计
1.1 硬件结构框架
本系统的硬件结构主要由控制中心、模数转换和USB协议实现3个部分组成，下面将针对这3个部分进行详细的介绍。具体的结构框架如图1所示。
图1 嵌入式USB接口的数据采集系统总体结构
1）控制中心。本系统采用单片机提供地址数据复用总线、选通信号（D12_CS和AD_CS），读写信号（RD和WR）以及对中断信号（D12_INT和AD_INT）进行检测。
2）模数转换。本系统采用MAX197芯片进行模数转换，该芯片具有采样保持功能和12位的高精度输出。单片机可向MAX197写入其特定的命令从而选择指定的通道进行模数转换，转换结束后，MAX197向单片机输出低电平的AD_INT信号，单片机采用轮询方式检测到后通过HBEN信号控制MAX197输出低8位和高4位的转换数据。
3）USB协议实现。本系统采用PDIUSBD12作为USB设备端的控制芯片，该芯片实现了USB1.1传输协议。嵌入式系统要对USB设备进行读写均需通过信号D12_INT向单片机发送中断，单片机响应中断后只需对PDIUSBD12的不同寄存器进行读写操作就可以利用USB进行数据传输。
1.2 固件程序设计
硬件设备需要固件程序的控制以保证其正常运行，本文所设计的固件程序主要用于识别USB设备以及采集与传输数据。固件程序的总体流程如图2所示。
图2 固件程序的总体流程