摘要：USB接口的通用性和簡便性使其成為數據采集系統與嵌入式系統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，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；USB接口開發；嵌入式系統；驅動程序開發；MAX197；PDIUSBD12

數據采集任務多在戶外進行，所以數據采集系統通常要滿足實時性、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效據采集系統。但是由于嵌入式系統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。嵌入式系統要對USB設備進行讀寫均需通過信號D12_INT向單片機發送中斷，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。