USB接口的高速数据采集卡的设计与实现

由于是高速A/D采集，在制作PCB板时有一些需要注意的地方。电路板最好使用多层板，元件尽量选用表面封装器件。这样可以减小元器件之间的距离，减小寄生电感、寄生电容，同时减小电路板的尺寸。所有的旁路电容都要尽量靠近芯片的电源管脚。模拟公共地和数字公共地要分开，选一点通过低值表贴电阻（1～5Ω）、磁珠或直接连接，以免数字地电流干扰模拟地。电源最好用线性稳压电源，A/D和前端处理电路要用同一电源地输出，减小电源波动对采集的影响。

3 USB高速数据采集卡的软件

开发一个USB设备，软件设计是必不可少的。USB应用系统软件设计分为三部分：USB外设端的固件（Firmware）、主机操作系统上的客户驱动程序以及主机应用软件。主机应用软件通过客户驱动程序与系统USBI（USB Device Interface）进行通信，由系统产生USB数据的传送动作；固件则响应各种来自系统的USB标准请求，完成各种数据的交换工作和事件处理。

3.1 USB接口编程

固件程序主要是实现USB通信。TUSB3210采用SIE来管理USB通信。当主机与芯片进行USB通信时，会产生外部中断0，通过中断矢量寄存器判断。Setup_packed_Int、Input_endpoint0_Int、Output_endpoint0_Int这三个中断主要用于与主机建立连接、进行控制传输或中断传输；Input_endpoint1_Int、Output_endpoint1_Int这两个中断主要在批量传输时使用。在固件中分别执行不同的中断程序来实现USB的数据传输。

Void EX0_int(void) interrupt 0 //外部中断0

{

EA=DISABLE; //关中断

switch (bBECINT)(//确定中断ID

case VECINT_OUTPUT_ENDPOINT0:

bVECFINT=0x00;

Ep0QutputInterruptHandler()；

break;

case VECINT_INPUT_ENDPOINT0:

bBECINT=0x00;

Ep0InputInterruptHandler()；

break；

case VECINT_OUTPUT_ENDPOINT1:

bVECINT=0x00;

Ep 1 OutputInterruptHandler();

Break;

case VECINT_INPUT_ENDPOINT1:

bVECINT=0x00;

Ep1InputInterruptHandler();

break;

case VECINT_SETUP_PACKET_RECEIVED:

SetupPacketInterruptHandler();

bUSBSTA=USBSTA_SETUP;

bVECINT=0x00;

break;

default:break; //不知道中断ID

EA=ENABLE; //开中断

}

3.2 主机软件设计

笔者首先开发TUSB3210在主机中的驱动程序。用WinDK3.0开发了Win2000下的驱动程序，实现了控制传输、中断传输和批传输的标准接口函数。

在应用程序开发中，可用VC++编制应用程序。可以把USB设备当成文件来操作，利用CreateFile得到USB句柄，用DeviceIoControl来进行控制传输，用ReadFile、WriteFile进行批量传输。程序实例如下：

HANDLE m_hUsbSample； //USB句柄

m_hUsbSample=CreateFile(\\.\USBSampl0，GENERIC_READ

GENERIC_WRITE，FILE_SHARE_READFILE_SHARE_WRITE，NULI，OPEN_EXISTING，0，NULL）； //打开USB句柄

DeviceIoControl(m_hUsbSample,IOCTL_USBSAMPL_REBOOT, NULL,0,NULL,0,&length,NULL); //控制传输

WriteFile(m_hUsbSample,pBuffer,writelength,&writelength,NULL); //批量输出传输

ReadFile(m_hUsbSample,pBuffer,64,&lgngth,NULL); //批量输入传输

CloseHandle(m_hUsbSample); //关闭USB句柄

使用上述函数编制USB高速数据采集卡的主机软件。

通过以上设计实现了基于USB数据采集卡的基本功能。但还有一些如信号的触发、事件的捕获功能还需完善；需开发基于USB2.0的系统，进一步提高数据传输的速率。