基于USB的便携式数据采集系统设计：硬件与软件集成

本篇硕士论文探讨的是"基于USB的便携式数据采集系统设计"，针对的是计算机科学领域，特别是在电路与系统工程方向。随着科技的进步，传统的数据采集卡如PCI、ISA等标准接口面临携带不便、安装复杂和扩展性不足的问题，无法适应科研和生产对便捷性和灵活性的需求。论文提出采用通用串行接口USB作为解决方案，其优点包括高速传输、易扩展、即插即用和使用方便。 论文详细地分析了USB总线的基本特性和体系结构，强调了其在数据采集系统中的优越性。在硬件设计上，系统主要由模数转换模块（用于信号转换）、FPGA主控制器模块（利用FPGA的高效性能进行数据处理）、USB接口模块（实现与主机的通信）和电源模块组成。作者精心设计了电路连接，完成了原理图和PCB图的设计工作，确保硬件的稳定性和兼容性。 软件设计是论文的核心部分，分为三个关键环节：FPGA控制程序（负责控制系统的逻辑流程），USB固件程序（实现USB设备驱动和数据传输），以及客户端应用程序（用户界面，用于数据的查看和处理）。每个部分的设计思路都得到了深入剖析，并辅以详细的程序流程图和调试结果，以验证软件的正确性和效率。 最后，论文通过全面的硬件和软件集成测试，对系统的性能进行了评估和分析。结果显示，该便携式数据采集系统成功实现了设计目标，具备良好的便携性、低功耗特性，满足了工业现场对于数据采集系统的要求。这表明，将USB技术与FPGA相结合，为现代数据采集提供了一种创新且实用的解决方案。