基于DSP的USB口數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)Firmware結(jié)構(gòu)建立在對消息隊(duì)列不斷服務(wù)基礎(chǔ)上,即構(gòu)建一個(gè)消息隊(duì)列,當(dāng)接收到任何一方（DSP或計(jì)算機(jī)）的消息時(shí),將其放入消息隊(duì)列。消息的接收是通過中斷服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)處理完一個(gè)消息時(shí),從消息隊(duì)列取出下一個(gè)消息進(jìn)行處理。這種軟件結(jié)構(gòu)非常簡單,思路清晰,對調(diào)試十分有利。

USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基于WDM。WDM型驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核程序,與標(biāo)準(zhǔn)的Win32用戶態(tài)程序不同。采用了分層處理的方法。通過它,用戶不需要直接與硬件打它道（在USB驅(qū)動(dòng)程序中尤為明顯）,只需通過下層驅(qū)動(dòng)程序提供的接口號訪問硬件。因此,USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不必具體對硬件編程,所有的USB命令、讀寫操作通過總線驅(qū)動(dòng)程序轉(zhuǎn)給USB設(shè)備。但是,USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序必須定義與外部設(shè)備的通訊接口和通訊的數(shù)據(jù)格式,也必須定義與應(yīng)用程序的接口。

　　本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序是在Compuware Numega Driver-Works的基礎(chǔ)上采用面向?qū)ο笳Z言C++開發(fā)的。Driver-Works可以很快構(gòu)造出驅(qū)動(dòng)程序的框架。主要構(gòu)造了兩個(gè)類：Class USBDAC和class USBDACDevice。Class USBDAC繼承了class Kdriver,負(fù)責(zé)裝載驅(qū)動(dòng)程序和創(chuàng)建功能設(shè)備對象時(shí)要做的一些操作。Class USBDACDevice繼承了class KpnpDevice,是驅(qū)動(dòng)程序的主要部分,負(fù)責(zé)設(shè)備啟動(dòng)、停止的操作以及與設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。API函數(shù)調(diào)用和CreateFile ()、ReadFile ()、WriteFile ()、DeviceIO-Control ()、CloseFile（）等的實(shí)現(xiàn)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(tǒng)引導(dǎo)或I/O管理器裝入驅(qū)動(dòng)程序時(shí),調(diào)用這個(gè)例程。執(zhí)行大量的初始化函數(shù),包括建立到其它驅(qū)動(dòng)程序的指針、查找和定位由驅(qū)動(dòng)程序使用的任何硬件資源等,不過,這部分工作大多由基類Kdriver完成。*/

virtual NTSTATUS DriverEntry(PUNICODE_STRING RegistryPath);
/*AddDevice(),創(chuàng)建一個(gè)Device對象。調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)對設(shè)備初始化,創(chuàng)建設(shè)備的名稱等。*/
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(shù)
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(xiàn)單片機(jī)與DSP間的數(shù)據(jù)緩沖、8位數(shù)據(jù)線與32位數(shù)據(jù)線間的轉(zhuǎn)換、單片機(jī)同步串口和DSP緩沖串口的切換。要求FPGA能實(shí)現(xiàn)豐富的內(nèi)部RAM和準(zhǔn)確的時(shí)鐘控制。根據(jù)需要選用XILINX公司的XCV50TQ144。該器件采用SRAM 查找表結(jié)構(gòu),具有系統(tǒng)內(nèi)可再編程（ISP）和運(yùn)行間可再配置等特性。系統(tǒng)初始化時(shí)由USB口下載FPGA程序,通過單片機(jī)串口對其進(jìn)行線配置。

　　本系統(tǒng)可廣泛用于振動(dòng)、噪聲測試分析。可以在WINDOWS95/98/NT下開發(fā)各類動(dòng)態(tài)測試與信號處理的應(yīng)用程序,根據(jù)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、長時(shí)間記錄等功能。