基于USB的LDT實(shí)時(shí)數據采集系統設計

　　USB設備驅動(dòng)程序是開(kāi)發(fā)USB外設的一個(gè)關(guān)鍵，它的設計是基于WDM（Win－dows Driver Model，Windows驅動(dòng)程序模型）。目前，Win－dows98提供了多種USB設備驅動(dòng)程序，但并不針對實(shí)時(shí)數據采集設備，需要Win－dows98／NT／2000 DDK開(kāi)發(fā)包和SoftICE等調試工具?！　∷捎?個(gè)模塊實(shí)現：初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I／O功能實(shí)現模塊。
　　初始化模塊提供一個(gè)Driver Entry入口函數，來(lái)對所有的I／O請求包IRP（I／ORequest Packet）處理例程作定義。電源管理模塊負責設備的掛起與喚醒。
　　當USB設備上電時(shí)，主機會(huì )向USB控制器發(fā)送獲得設備描述的命令，設備描述符是一個(gè)固定長(cháng)度為18字節的數字序列，反映了該USB設備的基本屬性。當USB控制器從USB總線(xiàn)檢測到這一命令時(shí)，USB控制器以中斷方式將此請求通知到TMS320F240。TMS320F240通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)USB控制器的控制寄存器和數據寄存器，獲得各種參數，向主機返回配置所包含的所有接口和接口所包含的所有端點(diǎn)的描述符。主機獲得后，設備與主機的“握手”就初步完成了。
　　即插即用管理模塊實(shí)現USB設備的熱插拔及動(dòng)態(tài)配置。當硬件檢測到USB設備接入時(shí)，Win－dows98查找相應的驅動(dòng)程序，并調用它的Driver En－try例程，即插即用管理器調用驅動(dòng)程序的Add De－vice例程，告訴它添加了一個(gè)設備；然后，驅動(dòng)程序為USB設備建立一個(gè)FDO（功能設備對象），在此處理工程中，驅動(dòng)程序收到一個(gè)IRP－MN－START－DE－VICE的IRP，包括設備分配的資源信息。至此，設備被正確設置，驅動(dòng)程序開(kāi)始與硬件對話(huà)。當然，設備運行過(guò)程中，如果設備的狀態(tài)發(fā)生變化（暫停、拔出等），即插即用管理器也同樣發(fā)出相應的IRP，由驅動(dòng)程序進(jìn)行相應的處理。
　　I／O功能實(shí)現模塊完成I／O請求的大部分工作。當應用程序提出I／O請求時(shí)，它調用Win32 API函數DeviceIoControl來(lái)向設備發(fā)出命令。然后，由I／O管理器構造一個(gè)IRP，并設置其MajorFunction域為IRP－MJ－DEVICE－CONTROL。USB設備驅動(dòng)程序收到該IRP后，根據其中的控制碼，構造相應的USB請求塊，并把它放到一個(gè)新的IRP，此IRP被傳遞到USBD模塊。USBD模塊根據此IRP執行相應的操作，并把結果通過(guò)IRP返回給USB功能驅動(dòng)程序。USB功能驅動(dòng)程序接到此IRP后，將操作結果再通過(guò)IRP返回給I／O管理器。并由I／O管理器將結果最終返回給應用程序，至此，對USB設備的一次I／O操作完成。
2．3　應用程序設計
　　PC主機是實(shí)時(shí)數據采集系統的中心，其基本功能有開(kāi)啟或閉合USB設備、檢測USB設備、設置USB數據傳輸管道、設置A／D狀態(tài)和數據采集端口、實(shí)時(shí)從USB接口采集數據、顯示數據。
　　此外，具有數據分析功能包括數字濾波模塊、線(xiàn)性化處理模塊、解調模塊、PLL鎖相環(huán)倍頻模塊、標度變換模塊、與下位機的通信模塊、下位機的控制字生成模塊和數據庫的管理模塊等幾個(gè)部分。

3　結束語(yǔ)
　　為了提高設計質(zhì)量，所設計的激光多普勒測量實(shí)時(shí)數據采集系統通過(guò)了測試USB外設功能的一系列軟件如Bwqlinst，USBComp等，完成了高精度數據采集和高速數據傳送。