摘要：USB接口的通用性和簡便性使其成為數據采集系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)進行數據傳輸的理想選擇。因此，設計一款以單片機控制MAX197芯片進行模數轉換，以及通過USB接口芯片PDIUSBD12進行數據傳輸的采集系統(tǒng)，并詳細介紹了單片機固件程序和嵌入式驅動程序的具體實現。最后通過實際采集正弦波信號進行測試以驗證該系統(tǒng)的可用性，并針對出現的問題提出了相應的改善措施。改善后的整個系統(tǒng)功耗低、可靠性高，傳輸速度能滿足實際的數據采集任務。
關鍵詞：數據采集系統(tǒng)；USB接口開發(fā)；嵌入式系統(tǒng)；驅動程序開發(fā)；MAX197；PDIUSBD12

數據采集任務多在戶外進行，所以數據采集系統(tǒng)通常要滿足實時性、專用性、可靠性和低功耗等性能，這些特性在嵌入式系統(tǒng)中都能得到很好的體現，因此本文將以WindowsCE的嵌入式平臺來開發(fā)效據采集系統(tǒng)。但是由于嵌入式系統(tǒng)的硬件結構不易改變，所以在進行數據采集設備擴展時應該選擇接口簡單靈活、數據傳輸率高和支持熱拔插的傳輸總線，而USB接口則能很好地滿足這些要求，同時USB還有總線供電和不受插槽、中斷等硬件資源限制的特性，因此USB接口是數據采集設備與嵌入式系統(tǒng)進行數據傳輸的理想選擇。綜上所述，本文將設計一款基于嵌入式USB接口的數據采集系統(tǒng)以滿足實際的需要，下面將從硬件設計，程序實現和實際測試3方面具體描述。

1 硬件設計
1．1 硬件結構框架
本系統(tǒng)的硬件結構主要由控制中心、模數轉換和USB協議實現3個部分組成，下面將針對這3個部分進行詳細的介紹。具體的結構框架如圖1所示。

1)控制中心。本系統(tǒng)采用單片機提供地址數據復用總線、選通信號(D12_CS和AD_CS)，讀寫信號(RD和WR)以及對中斷信號(D12_INT和AD_INT)進行檢測。
2)模數轉換。本系統(tǒng)采用MAX197芯片進行模數轉換，該芯片具有采樣保持功能和12位的高精度輸出。單片機可向MAX197寫入其特定的命令從而選擇指定的通道進行模數轉換，轉換結束后，MAX197向單片機輸出低電平的AD_INT信號，單片機采用輪詢方式檢測到后通過HBEN信號控制MAX197輸出低8位和高4位的轉換數據。
3)USB協議實現。本系統(tǒng)采用PDIUSBD12作為USB設備端的控制芯片，該芯片實現了USB1．1傳輸協議。嵌入式系統(tǒng)要對USB設備進行讀寫均需通過信號D12_INT向單片機發(fā)送中斷，單片機響應中斷后只需對PDIUSBD12的不同寄存器進行讀寫操作就可以利用USB進行數據傳輸。
1．2 固件程序設計
硬件設備需要固件程序的控制以保證其正常運行，本文所設計的固件程序主要用于識別USB設備以及采集與傳輸數據。固件程序的總體流程如圖2所示。