基于USB数据采集系统的设计+源程序(6)
3.1实际应用系统设计
本课题设计分硬件设计与软件设计两部分，首先要对整个USB数据采集系统进行总体结构的设计，这是整个设计的初始部分，也是必不可少的部分。USB数据采集系统主要是用于大量数据的高速采集，在实际的使用中，对USB的数据传输的实时性要求很高。根据系统要求，将本设计划分为USB控制电路、A/D转换电路。整体结构框架如下图3.1所示。
图3.1 系统硬件结构
3.2 USB控制电路
3.2.1 USB控制芯片的选型
目前USB芯片大致分为5大类型：
1.单独运作的USB接口芯片
2.内含USB单元的微处理器（MPU）
3.特定的接口芯片
4.PC端或主机端的USB控制器
5.集成器芯片
微控制器和USB控制器是系统硬件设计的核心部分，二者的结合才能实现USB通信，从而使PC机获得采集到的数据。因此在设计硬件电路前要进行USB控制芯片的选型，USB 接口芯片一般分为两大类：一种是芯片内部集成了微处理器的；一种是不带微处理器的。 后一种接口芯片由于只是接口芯片与微处理器接口实现USB 通信功能，所以成本较低、选择灵活方便、可靠性高. 如果按传输速度的高低，主要有两种芯片：一种是符合USB1.1 协议的USB 接口芯片；另一种是符合USB2.0 协议的USB 芯片。考虑到设计方便，本设计选择一种符合USB1.1协议的USB接口芯片PDIUSBD12。
3.2.2 PDIUSBD12
PDIUSBD12是一个性能优化的USB器件，通常用于基于微控制器的系统并与微控制器通过高速通用并行接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器。允许使用现存的体系结构并使固件投资减到最小。这种灵活性减少了开发时间、风险和成本，是开发低成本且高效的USB外围设备解决方案的一种最快途径，它集成了SIE、FIFO 存储器、收发器以及电压调整器；可与任何外部微处理器实现高速并行接口，速度可达2 MB/s；在批量模式和同步模式下均可实现1 MB/s 的数据传输速度；可通过软件控制与USB的连接。
（1）PDIUSBD12芯片特点及内部结构
如下图3.2所示，模拟收发器接口可通过终端电阻直接与USB电缆相连，3.3V电压调整器负责为模拟收发器供电。PHILIPS串行接口引擎（PSIE）实现了全部的USB协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。