PC与单片机数据采集系统的USB通讯设计

### PC与单片机数据采集系统的USB通讯设计 #### 概述 随着现代技术的发展，尤其是在工业自动化领域，数据采集系统变得越来越重要。这类系统通常包含一个或多个单片机，用于现场数据的采集和初步处理，然后通过某种通信方式将数据传输至PC端进行进一步的分析和存储。本文详细介绍了一种基于USB接口的主从式系统中的数据采集系统设计，该设计已成功应用于汽车道路试验仪器中。 #### 通讯接口的选择 在选择适合于数据采集系统与PC之间的通讯接口时，需考虑多种因素，如传输速率、稳定性、易用性和成本等。传统的ISA总线和PCI总线虽能满足某些需求，但由于其局限性（例如ISA总线的速度较低且不支持热插拔，PCI总线开发难度大且成本高）在现代应用中逐渐被淘汰。相比之下，串行通讯口(Serial Port)和并行通讯口(Parallel Port)虽然在过去被广泛使用，但由于串口传输速率低、并口存在传输距离短且易受干扰的问题，在新一代的计算机中也不再被配备。 ##### USB总线的优势 USB总线因其通用性、高速度和即插即用的特点成为了理想的选择。USB接口不仅具备高速传输能力（最高可达12Mbps），还支持最多127个外设的同时连接，并且无需复杂的设置就能轻松实现设备的热插拔。这些特性使得USB特别适用于现场数据采集等应用场景。 #### USB通讯开发 尽管USB开发相对传统接口来说更为复杂，涉及到USB标准的理解、固件编程以及驱动程序的开发，但市场上已有成熟的解决方案可以简化这一过程。本文中提到的哈尔滨工业大学迅通科技开发的USB100通用串行总线模块就是其中一个典型例子。该模块基于ASIC设计，内部集成了完整的USB 1.1协议栈和300字节的内部RAM，通过八位并行数据接口实现与外部设备的交互。 ##### USB100模块的使用 使用USB100模块可以极大地简化开发流程，因为它负责所有协议的转换和封装工作，开发人员只需关注如何通过简单的指令读写数据即可。在PC端安装USB100的专用驱动程序之后，该模块就会作为标准设备出现在系统中，用户可以通过类似操作串口的方式来对其进行编程控制。这对于没有深入研究USB标准和协议的开发者来说是一个巨大的便利。 #### 主机软件编程 为了实现PC端与USB100模块之间的有效通讯，需要选择合适的编程方法。根据文章内容，我们主要关注以下几种方法： 1. **API函数调用**：这种方法直接调用了Windows操作系统提供的API函数，虽然功能强大，但对开发者的要求较高，需要熟悉大量API函数及其用法。 2. **MSComm通讯控件**：这是Visual Basic中的标准控件，简化了串口通信的编程工作。然而，在实际应用中可能会遇到一些限制，比如文中提到的无法发送特定范围内的二进制数值。 3. **SPComm控件**：由Boindll公司开发，同样用于串口通信，相比MSComm控件，它可能提供了更多的特性和灵活性，但具体优势需要结合实际项目需求来评估。 #### 结论 基于USB接口的数据采集系统不仅能够提供高效的通讯速率，还能大大简化系统的整体设计。通过选择合适的USB模块和编程方法，可以实现稳定可靠的主从式系统。该设计方案不仅适用于汽车道路试验仪器等特定场景，还可以推广到更多领域，为现代化工业自动化和数据分析提供强有力的支持。