USB便携式数据采集系统设计与实现

"这篇文档是一份硕士研究生的毕业论文，主题是‘基于USB的便携式数据采集系统设计’，属于计算机科学领域的电路与系统专业。论文探讨了传统数据采集卡存在的问题，如不便携带、安装复杂和扩展性差等，并提出USB接口作为解决方案，因为USB具有高速率、易扩展和即插即用的优势。论文详细阐述了USB总线的特性和架构，硬件电路设计，包括模数转换模块、FPGA主控制器、USB接口和电源模块，以及软件程序设计，包括FPGA控制程序、USB固件和客户端应用。最后，论文进行了系统测试并提供了测试结果和分析，证明该数据采集系统满足便携性、低功耗和功能需求。" 这篇论文详细探讨了基于USB的便携式数据采集系统的开发，主要关注以下几个关键知识点： 1. **USB接口技术**：USB（Universal Serial Bus）是一种广泛使用的串行通信标准，其优点在于高速数据传输、易于扩展、即插即用和低功耗。USB接口在数据采集系统中的应用解决了传统接口的局限性。 2. **FPGA（Field-Programmable Gate Array）**：FPGA是一种可编程逻辑器件，能够在硬件级别实现定制化逻辑。在本设计中，FPGA作为主控制器，负责协调和处理来自USB接口和模数转换模块的数据。 3. **硬件电路设计**：系统硬件主要包括模数转换器(ADC)用于将模拟信号转化为数字信号，FPGA作为核心控制器，USB接口模块实现与主机的通信，以及电源模块提供稳定供电。设计过程中，作者完成了电路原理图和PCB布局，确保了硬件组件之间的有效连接。 4. **软件程序设计**：软件部分包含了FPGA控制程序，用于控制硬件操作；USB固件程序，实现了USB协议与FPGA之间的通信；以及客户端应用程序，为用户提供了交互界面。软件设计部分详细讨论了各个程序的实现思路和调试结果。 5. **系统测试与性能评估**：论文最后对整个系统进行了功能测试，验证了系统的便携性、低功耗特性和数据采集的准确性，表明该系统能够满足实际应用的需求。 这篇论文为理解基于USB的便携式数据采集系统设计提供了全面的理论基础和技术实现，对于从事相关领域研究或工程实践的人员具有很高的参考价值。