USB2.0高速数据采集系统中DMA传输技术详解

本文主要探讨了USB数据采集系统中使用DMA（Direct Memory Access）技术进行高效数据传输的方法。USB，作为一种广泛应用于PC机的标准接口，以其即插即用、热插拔等特性，尤其是在USB2.0高速传输协议的支持下，成为低成本虚拟仪器系统的核心组成部分。 文章首先介绍了系统架构，基于Philips公司LPC2888微控制器作为核心控制器，该微控制器拥有ARM7TDMI内核和8kB高速缓存，工作频率高达60MHz。LPC2888集成的GPDMA控制器是关键部分，它支持多种类型的DMA传输，包括内存到内存、内存到外设、外设到内存以及外设到外设，确保了数据采集模块和内部缓存之间的高速数据交换。 数据采集模块由CPLD实现，负责实际的采样和触发控制。当系统连接到计算机并进入工作状态后，应用程序通过USB接口发送控制命令，配置采样通道、速率和触发模式。CPLD驱动ADC进行数据采集，并利用LPC2888的GPDMA进行DMA传输，将采样数据直接写入内部缓存，避免了CPU频繁干预，从而大大提高数据传输效率。 LPC2888的USB高速设备控制器进一步优化了这一过程，兼容USB2.0协议，理论最大传输速度可达480Mb/s。它通过AHB核心总线与ARM控制器和外部内存通信，当运行在DMA模式下，DMA引擎作为主机在总线上执行数据传输，无需CPU介入，实现了无缝的数据流传输，显著提升了数据采集系统的实时性和性能。 总结来说，本文详细阐述了如何通过LPC2888微控制器和其内置的GPDMA以及USB高速设备控制器，利用DMA技术来提升USB数据采集系统的性能，特别是在处理大量实时数据时，这种高效的传输方式对于实现快速、准确的数据采集至关重要。此外，文章还展示了如何通过硬件和软件的协同工作，实现USB设备的低延迟、高带宽数据传输，这对于现代科研和工业应用中的实时监控、信号处理等领域具有实际价值。