基于DSP的 USB 口數據采集分析系統

Endpoint IN1 INT：用來(lái)從USB設備讀取響應信號，如下載FPGA程序是否成功的標志等。

在缺省配置基礎上可以編寫(xiě)適合需要的代碼，如果對8051編程經(jīng)驗豐富的話(huà)，完全可以在不需要調試工具的情況下編寫(xiě)Firmware。

本系統Firmware結構建立在對消息隊列不斷服務(wù)基礎上，即構建一個(gè)消息隊列，當接收到任何一方（DSP或計算機）的消息時(shí)，將其放入消息隊列。消息的接收是通過(guò)中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現的。當處理完一個(gè)消息時(shí)，從消息隊列取出下一個(gè)消息進(jìn)行處理。這種軟件結構非常簡(jiǎn)單，思路清晰，對調試十分有利。

USB設備驅動(dòng)程序基于WDM。WDM型驅動(dòng)程序是內核程序，與標準的Win32用戶(hù)態(tài)程序不同。采用了分層處理的方法。通過(guò)它，用戶(hù)不需要直接與硬件打它道（在USB驅動(dòng)程序中尤為明顯），只需通過(guò)下層驅動(dòng)程序提供的接口號訪(fǎng)問(wèn)硬件。因此，USB設備驅動(dòng)程序不必具體對硬件編程，所有的USB命令、讀寫(xiě)操作通過(guò)總線(xiàn)驅動(dòng)程序轉給USB設備。但是，USB設備驅動(dòng)程序必須定義與外部設備的通訊接口和通訊的數據格式，也必須定義與應用程序的接口。

本系統的驅動(dòng)程序是在Compuware Numega Driver-Works的基礎上采用面向對象語(yǔ)言C++開(kāi)發(fā)的。Driver-Works可以很快構造出驅動(dòng)程序的框架。主要構造了兩個(gè)類(lèi)：Class USBDAC和class USBDACDevice。Class USBDAC繼承了class Kdriver，負責裝載驅動(dòng)程序和創(chuàng )建功能設備對象時(shí)要做的一些操作。Class USBDACDevice繼承了class KpnpDevice，是驅動(dòng)程序的主要部分，負責設備啟動(dòng)、停止的操作以及與設備的數據通訊。API函數調用和CreateFile ()、ReadFile ()、WriteFile ()、DeviceIO-Control ()、CloseFile（）等的實(shí)現也在class USBDACDevice中完成。

Class USBDAC的定義如下：

class USBDAC : public Kdriver

{

SAFE_DESTRUCTORS

public：

/*Driver Entry ()，在系統引導或I/O管理器裝入驅動(dòng)程序時(shí)，調用這個(gè)例程。執行大量的初始化函數，包括建立到其它驅動(dòng)程序的指針、查找和定位由驅動(dòng)程序使用的任何硬件資源等，不過(guò)，這部分工作大多由基類(lèi)Kdriver完成。*/

virtual NTSTATUS

DriverEntry(PUNICODE_STRING RegistryPath);

/*AddDevice(),創(chuàng )建一個(gè)Device對象。調用其構造函數對設備初始化，創(chuàng )建設備的名稱(chēng)等。*/

virtual NTSTATUS

AddDevice(PDEVICE_OBJECT Pdo);

Int m_Unit;

};

Class USBDACDevice的定義如下：

Class USBDACDevice : public KpnpDevice

{

// Constructors

public:

SAFE_DESTRUCTORS

USBDACDevice(PDEVICE_OBJECT Pdo,ULONG Unit);

～USBDACDevice ()；

// Member Functions

public:

…

//添加自己的成員函數

NTSTATUS USBDAC_GetACK(int );

NTSTATUS USBDAC_StartADConversion(void);

NTSTATUS USBDAC_StopADConversion(void)；

NTSTATUS USBDAC_DownloadFPGA(KIrp)；

NTSTATUS USBDAC_Download8051(KIrp);

NTSTATUS USBDAC_SetChannelParameter（PUCHAR，ULONG，int）；

…

}；

4 FPGA

FPGA模塊主要實(shí)現單片機與DSP間的數據緩沖、8位數據線(xiàn)與32位數據線(xiàn)間的轉換、單片機同步串口和DSP緩沖串口的切換。要求FPGA能實(shí)現豐富的內部RAM和準確的時(shí)鐘控制。根據需要選用XILINX公司的XCV50TQ144。該器件采用SRAM 查找表結構，具有系統內可再編程（ISP）和運行間可再配置等特性。系統初始化時(shí)由USB口下載FPGA程序，通過(guò)單片機串口對其進(jìn)行線(xiàn)配置。

本系統可廣泛用于振動(dòng)、噪聲測試分析?？梢栽赪INDOWS95/98/NT下開(kāi)發(fā)各類(lèi)動(dòng)態(tài)測試與信號處理的應用程序，根據需要加載已經(jīng)編制的各種DSP算法，使其具有信號分析、模態(tài)分析、聲學(xué)分析、環(huán)境測試、長(cháng)時(shí)間記錄等功能。