基于USB的实时数据采集系统设计与实现

本篇论文深入探讨了基于USB总线的实时数据采集系统设计，由作者曾波和阮幼林在武汉理工大学通信与信息系统系完成。他们针对当前数据采集系统存在的问题，如安装复杂、成本高、扩展性差以及电磁干扰影响，提出了利用USB总线技术进行改进的方法。USB总线作为一项新型串行通信标准，以其安装简便、高带宽和易扩展的优势，被看作是解决传统数据采集系统局限的有效途径。 论文的核心内容涵盖了系统设计的关键要素。首先，系统严格遵循USB1.1协议，确保了数据传输的稳定性和兼容性。设计重点在于USB设备驱动程序和固件，这是实现系统与PC或其他设备无缝连接的关键。驱动程序的设计需要考虑兼容性，使得USB设备能在各种操作系统环境下正常工作。固件部分则负责处理数据的采集、转换和传输，以保证实时性和高精度。 对于模拟信号的采集，论文采用AT89C52单片机和TLC2543串行A/D转换器，这既降低了成本，又兼顾了实用性。通过这种配置，系统可以实现每秒高达1亿次的采样率和多位的采样精度，满足了实时性和带宽的要求。同时，考虑到实时系统的多任务特性，系统在后台进行数据采集和处理，前台则实时响应用户操作，确保了数据的及时反馈。 然而，尽管USB接口技术能显著提升数据采集速度，但论文也指出了其潜在的局限性，即受到A/D转换速度等因素的制约。因此，设计者需要在硬件选型和软件优化上下足功夫，以充分发挥USB总线的性能优势。 这篇论文提供了一种创新的解决方案，通过USB总线技术改进了实时数据采集系统，提升了系统的灵活性、效率和用户体验，对于推动工业生产和科研中的数据采集技术进步具有重要意义。