基于ATmegal28控制器和CH375接口的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　ATmegal28采用16 MHz晶振，機器周期為62.5 ns。通過軟件編程設置在PD5端口產生周期為125 ns的方波，作為AD9220采樣的時鐘信號(CLK)。由于每次采樣后ATmegal28還要進行數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)存儲時間需62.5 ns，故每獲得一個數(shù)據(jù)總共需要187.5 ns。經測試表明，轉換速率可達到5MS/s。

　　當ATmegal28接到上位機請求上傳數(shù)據(jù)的命令后，立即將采集到的數(shù)據(jù)通過USB接口電路傳輸給上位機．CH375與ATmegal28接口電路如圖4所示。CH375是USB總線的通用設備接口器件，內置USB通訊中的底層協(xié)議，支持主機方式和從機方式，具有8位數(shù)據(jù)總線(DO-D7)、地址輸入(A0)、讀(RD)、寫(WR)、片選控制線(CS)以及中斷輸出(INT)，它作為從機掛接到ATmegal28的數(shù)據(jù)總線上與上位機進行通信。當AO為高電平時，選擇命令端口，可以寫入命令；當A0為低電平時，選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)，單片機通過8位并口對CH375進行讀寫。CH375在接收到上位機端發(fā)送的數(shù)據(jù)后或者發(fā)送完數(shù)據(jù)后，以中斷方式(INT4)通知單片機，單片機分析中斷狀態(tài)并進行相應處理。

　　3 USB接口軟件設計

　　在本地端，采用從機方式的CH375在系統(tǒng)中采用內置固件模式，端點O作為默認端口，CH375自動處理默認端口0的所有事件，端點2的上傳端點作為批量數(shù)據(jù)發(fā)送端點，端點2的下傳端點作為批量數(shù)據(jù)接收端點。單片機對CH375的操作是采用命令加數(shù)據(jù)的I/O操作方式，任何操作都是先發(fā)命令給CH375，然后執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入輸出。

　　在計算機端，使用VC作為計算機端應用軟件的開發(fā)平臺，利用CH375動態(tài)鏈接庫DLL提供的API函數(shù)對其進行操作。該動態(tài)鏈接庫提供的可供利用的APl包括：設備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API、中斷處理API。首先，將CH375器件的驅動程序和動態(tài)鏈接庫拷貝到計算機中，再將動態(tài)鏈接庫的訪問入口及函數(shù)定義入口添加至VC項目中，此時對USB設備的通信編程與訪問本地硬盤中的文件幾乎相同。

　　CH375在計算機應用層與本地端單片機之間提供了端對端的連接，該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)加應答方式進行通訊，該方式具有數(shù)據(jù)自動同步、程序設計簡單、較好的交互性和可控性等優(yōu)點。請求加應答方式使用一個下傳的主動請求和一個上傳的被動應答進行交互式的雙向數(shù)據(jù)通訊，下傳與上傳一一對應，相互關聯(lián)。主動請求是指由計算機應用層下傳給單片機的數(shù)據(jù)請求，被動應答是指在單片機收到數(shù)據(jù)請求后，上傳給計算機應用層的應答數(shù)據(jù)。所有的通訊都由計算機應用層發(fā)起，然后以接收到單片機的應答結束，完整的過程包括：

　　(1)計算機應用層按事先約定的格式將數(shù)據(jù)請求發(fā)送給CH375；

　　(2)CH375以中斷方式通知單片機，單片機進入中斷服務程序，獲取CH375的中斷狀態(tài)并分析；

　　(3)如果是上傳，則釋放當前USB緩沖區(qū)，單片機將應答數(shù)據(jù)寫入批量端點的上傳緩沖區(qū)中，然后退出中斷程序；

　　(4)如果是下傳，則從數(shù)據(jù)下傳緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)塊，分析接收到的數(shù)據(jù)塊，將應答數(shù)據(jù)返回給計算機，然后退出中斷程序；

　　(5)計算機應用層接收到應答數(shù)據(jù)。