激光多普勒測量技術（LDT）具有精度高、動態響應快、測量范圍大，非接觸測量的特點，成為氣體、流體測量的強有力的工具。近年來，它在固體測量領域得到了長足的發展，被廣泛應用于固體表面的粗糙度、運動速度場、位移場、振動場等的精密測量。它的迅猛發展對信號的采集提出了越來越高的要求：高動態范圍、低功耗、便于攜帶、能與計算機進行實時高速數據傳輸。針對這種要求，提出了一種基于USB的LDT實時數據采集系統。
　　USB（Universal Serial Bus）總線是由Intel，Com－paq，Microsoft，IBM，DEC，Northern Telecom等7家公司共同研制的一種針對PC的串行接口標準。它的熱插拔、即插即用、連接簡單、高帶寬、可總線供電等優點幾乎使其成為目前計算機外設的首選通信接口。
　　該文依據的是USB1．1協議規范，總線一共4根：5V電源線、地線及兩根以差分形式驅動的數據線D＋、D－。連接設備的電纜最長可達5 m，通過USB集線器以菊花鏈拓撲形式實現多達5級的拓撲連接，可外接127個USB設備。USB總線可以提供5V、500mA電流，并支持節約能源的掛機和喚醒模式。它規定的12Mbps傳輸速率，與一個標準的串行口相比，大約快出100倍，與一個標準并行口相比，大約快出10倍。
1　系統硬件設計
1．1　硬件總體結構
USB實時數據采集系統硬件如圖1-1所示。DSP控制器TMS320F240內部的模數轉換模塊包括兩個獨立的采樣／保持電路和兩個10位雙積分型的轉換器，16路模擬輸入通道，可同時轉換2路信號。

16路模擬輸入信號由多路模擬開關選擇被檢測信號接入A／D轉換器，A／D轉換的結果經TMS320F240寫入FIFO存儲器。
　　TMS320F240通過信號線IS選通USBN9603，將其作為DSP的I／O口訪問。USBN9603的D＋腳外接一個1．5K的上拉電阻，使其工作在全速方式下，USBN9603的MODE1、MODE2均接至地電位，設定USBN9603為非總線復用方式。操作時序是將地址線A0置高，將欲讀寫的地址從數據線D0～D7寫入，然后將A0置低，讀寫D0～D7中的數據。
　　由DSP對A／D轉換的結果進行FFT分析、小波分析等，并通過USBN9603與主機交換數據，接收控制命令。
1．2　USBN9603控制器
　　目前市場上有兩類USB接口控制器：一類是帶USB接口的MCU，如Cypress的CY7C6xxxx第列、Intel的930xx系列等，嵌入了8051系列微控制器。其系統結構和指令集大家都比較熟悉，便于硬件開發和軟件編程，然而開發工具較昂貴。另一類是專用接口控制器，如朗訊公司的USS820、國家半導體公司的USBN960x、PHILIPS公司的PDIUSBD11等，都留有與MCU、DSP的接口，搭配靈活。
　　USBN9603是一個支持USB1．1協議的節點控制器。具有靜態模式和異步喚醒功能；5V／3．3V供電；具有一個雙向的控制節點Endpoint0、3個發送端點、3個接收端點；具有兩種模式的8位并行接口（復用模式和非復用模式）；改進的DMA傳輸方式；串行接口引擎SIE，主要負責時鐘恢復、EOP檢測、位填充、位解填充、CRC編解碼、組幀、拆幀、包類型識別及節點狀態識別等。

2系統軟件設計
　　USB系統軟件設計分為3個部分：USB外設端的固件、主機操作系統上的客戶驅動程序以及應用程序。應用程序通過客戶驅動程序與系統USBDI（USBDevice Interface）進行通信，由系統產生數據的傳送動作，固件則響應各種來自系統的標準要求，完成各種數據的交換工作和事件處理。
2．1　固件（firmware）設計
　　固件是指被固化到TMS320F240中的程序。它完成兩個任務：控制A／D的采樣和通過USB控制器與主機通信。USB有控制、中斷、批量、等時等4種數據傳輸模式。其中控制傳輸用于傳送一些系統控制命令，每個USB設備都必須有控制傳輸的通道；中斷傳輸適用于鼠標等人工輸入的設備使用；等時傳輸適用于對數據實時性要求較高的場合，如視頻、音頻數據，但其設備和進程的同步設計有較大難度，且它不能提供錯誤檢查機制；批量傳輸能提供錯誤檢查機制，適用于打印機、調制解調器等不定期傳送大量數據的中速設備。
　　系統采用兩種傳輸方式：控制傳輸和批量傳輸。控制傳輸用來實現位于主機上的USB總線驅動程序（USBD模塊）以及編寫的功能驅動程序對設備的各種控制操作；批量傳輸用來完成將采集數據從設備傳送到主機。