基于USB总线的数据采集系统的设计

中文摘要:

   介绍了USB总线接口的特点,并以NationalSemiconductor公司的USB总线接口芯片USBN9604和AD公司的aduc812单片机组成的数据采集系统为例,介绍了USB设备的设计过程.

英文摘要：

  This paper int roduced the characteristics of the bus interface of USB. And taking the data collect2 ing system made up with USBN9604 of NS Company and ADuC812 of AD Company as example ,it int ro2 duced the design process of USB device.

　USB(universal serial bus) ,即通用串行总线, 是近年来发展起来的一种新型接口技术. 它具有 许多其他总线无法比拟的优点. 例如,数据传输速 率高;设备安装和配置容易;USB 总线提供最大 达5V ,500mA 电流,功耗较小的设备可直接用总 线供电而无需外加电源;系统扩展方便. 基于上述优点,很多计算机外设和数据采集 系统使用了USB 总线技术. 在此介绍了一个USB 数据采集系统的设计开发过程,并对其中的一些 应注意的问题作了详细说明.
1 　芯片选择及介绍
     目前,市场上供应的USB 控制器主要有2 种:一种是带USB 接口的单片机(MCU) ;另一种 就是纯粹的USB 接口芯片,仅处理USB 通信,必 须有一个外部微处理器来进行协议处理和数据交 换. 在这里,选用了National Semiconductor 公司 的USBN9604 接口芯片. 它可以实现全速USB 传 输方式,采用SO - 28 封装形式. USBN9604 提供了8 位的与MCU 的并行接 USBN9604 与ADuC812 组成的数据采集系 统功耗较低,可以不用外加电源,直接用USB 总 线供电. 单片机内部集成的高精度12 位A/ D ,D/ A 转换器,使系统省去了传统的外加数据转换芯 片和附加电路. 这样,整个数据采集系统就具有体 积小,功耗低,精度高,抗干扰能力强的优点.
2 　硬件电路设计
     一个实用的USB 数据采集系统包括A/ D 转 换器,微控制器以及USB 通信接口. 在这里,由于 ADuC812 内部集成了A/ D 转换器和微控制器, 使得数据采集系统的硬件部分相对比较简单,整 个系统的主体由USBN9604 和ADuC812 连接而 成. ADuC812 每隔一定的时间对模拟量进行采 样转换,所得的数据临时存放在内部的RAM 或 外部扩展的RAM 中,等接收到传送指令时就把 数据传给USBN9604 的发送FIFO 中, 由US2 BN9604 向上发送给上层设备(通常是PC 机) . USBN9604 的作用是处理USB 通讯,它本身 没有什么处理能力,只是对USB 协议的底层电气 特性进行解释,主要负责把数据和各种控制信号 按照USB 规定的电压分布、时间延迟在单片机和 PC 之间传输.
基于USB总线的ADuC812单片机数据采集系统电路原理图