基于 LABVIEW 的 USB 接口多路高速数据采集系统的设计
技术分类: 测试与测量 | 2009-01-07
引言
在日常的测试测量中,经常使用数据采集卡采集数据。但是很多数据采集卡往往通过
PCI 总线完成数据的传输,它有诸多弊端,例如操作不便,受限于计算机插槽数量和中断
资源,现场信号对计算机安全有威胁,计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大
的影响,最耗时最复杂的数据分析却由用户通过第三方软件(如 VC,VB 等) 在 PC 机上编
写上位机软件来完成,因此用户不得不在这方面花费大量精力。这些问题都遏制了基于
PCI 总线的数据采集系统的进一步开发和应用,因此迫切需要设计一种更为简便通用的高
速数据采集通信系统来完成数据采集以及与计算机的数据交互。
近年来通用串行总线(USB)以即插即用等技术优势得到了广泛的应用,INTEL 等公司
最近公布了 USB 3.0 主控制器规范,该标准的数据传输速率有望达 5Gbps,且支持双向
同时传输,完全可以满足实时数据采集的要求。LABVIEW 是美国 NI 公司基于图形化编程
语言的虚拟仪器开发环境,内置信号采集、测量分析与数据显示功能,集开发、调试、运
行于一体,其交互式的 Express VI 易与各种范围的 I/O 信号连接,可以非常容易地与各
种主流的现场总线通信以及与大多数通用数据库链接,大大简化了开发进程。如果根据
DSP 本身的特点,把 DSP 集成到采集卡上,并把数据采集和部分数据处理工作留给 DSP
来完成,然后计算机再利用 LABVIEW 强大的数据处理显示功能,这无疑将大大提高测量
速度和精度。
系统总体设计方案
本文提出了一种基于 LABVIEW 的 USB 接口高速数据采集系统的设计,充分利用
DSP 丰富的片上外设以及高性能的数字信号处理能力,将采集的数据经 DSP 处理后通过
高速 USB 接口传输到 PC 机上,通过 LABVIEW 软件按照用户的特定要求来处理并显示。
TMS320F2812 型 DSP 芯片是 TI 公司推出的具有高速处理能力的高精度 32 位定点
数字信号控制器,指令速度高达 150MIPS,片内集成了模数转换器(A/D 转换器)、脉宽调
制电路、捕获单元、光电编码器、串行外设接口等模块,为进一步拓展 DSP 的应用领域提
供了丰富的资源。本设计采用 TMS320F2812 芯片(DSP)作为数据采集与控制单元,以
CYPRESS 公司的高速 USB 接口芯片 CY7C68001 为基础,利用 DSP 片上 A/D 转换器采
集数据,经处理后把数据通过 USB 总线传输至 PC 机,PC 机接收到数据后按照用户的要
求通过 LABVIEW 处理并显示数据。该系统主要有三部分组成:4 通道被测信号调理部分、
数据采集控制处理部分和上位机控制面板部分,系统总体框图如图 1 所示。