基于DSP的USB口数据分析系统研究与实现
摘要
在面向大型机电设备状态监测与故障诊断的嵌入式智能仪器开发的国家863专题研究项目背景下，根据信号分析技术的特点和发展要求，本文结合DSP、USB与EDA技术提出了基于DSP的USB口实时动态信号分析系统。论述了系统的软硬件实现，尤其重点详细描述了基于USB技术的通信模块的实现。
论文第一章阐述了信号分析系统的研究背景，把握了论文研究的内容和重点。
第二章主要研究基于DSP的USB口实时动态信号分析系统的相关技术，包括信号分析技术、DSP、EDA、USB技术。
第三章就该系统整体设计阶段的的主要问题进行了深入分析，包括驱动程序开发和芯片接口技术。
第四章则详述了系统硬件构成与实现，包括系统硬件实现框架，并对其中涉及到的技术问题进行了探讨。
第五章以EZ-USB AN2131CHIP和TMS540VC33 DSP CHIP为基础，详细描述实现USB通信和DSP算法的软件系统的构建，完成了采集处理系统与PC机间进行基于USB数据传输的驱动程序。
第六章对全文进行了简明的总结，并对未来该领域的研究进行了展望。
Under the background of national 863 project development of intelligent embedded instrument used for Big Mechatronical Equipment's Status Monitor and Trouble Diagnose, following the feature and requirements of signal process, this paper presents a realization of the real-time dynamic signal analysis system based on DSP(Digital Signal Process) ,USB(Universal Serial Bus) and EDA(Electronic Design Automation) technology, gives the details of hardware and software development. Specially, it describes the key technology USB communication.
In chapter one, Introduces the research background of the thesis. The main content of the thesis is also listed in this chapter.
In chapter two, the thesis mainly studies fundamental principles and technology of the signal analysis system based on DSP and USB. The technology include signal analysis, DSP,EDA and USB.
In chapter three, Analyze deeply the main technique existed during giving the scheme, it is the USB driver design and chip interface design.
In chapter four, the thesis specifies the system's hardware construction and realization, including the whole hardware framework, realization of the DSP-based module taking on data acquisition and signal processing, and realization of USB controller. Several involved technique problem are also discussed.
In chapter five, the thesis detailedly describes design of USB communication and DSP software based on EZ-USB AN2131CHIP and TMS540VC33 DSP CHIP. Also give the details of driver design to realize the communication between Data Acquisition System and PC(Personal Computer).
In chapter Six, summarization for this thesis is given, and research prospect in relative fields is also discussed.
论文第一章阐述了信号分析系统的研究背景，把握了论文研究的内容和重点。
第二章主要研究基于DSP的USB口实时动态信号分析系统的相关技术，包括信号分析技术、DSP、EDA、USB技术。
第三章就该系统整体设计阶段的的主要问题进行了深入分析，包括驱动程序开发和芯片接口技术。
第四章则详述了系统硬件构成与实现，包括系统硬件实现框架，并对其中涉及到的技术问题进行了探讨。
第五章以EZ-USB AN2131CHIP和TMS540VC33 DSP CHIP为基础，详细描述实现USB通信和DSP算法的软件系统的构建，完成了采集处理系统与PC机间进行基于USB数据传输的驱动程序。
第六章对全文进行了简明的总结，并对未来该领域的研究进行了展望。
Under the background of national 863 project development of intelligent embedded instrument used for Big Mechatronical Equipment's Status Monitor and Trouble Diagnose, following the feature and requirements of signal process, this paper presents a realization of the real-time dynamic signal analysis system based on DSP(Digital Signal Process) ,USB(Universal Serial Bus) and EDA(Electronic Design Automation) technology, gives the details of hardware and software development. Specially, it describes the key technology USB communication.
In chapter one, Introduces the research background of the thesis. The main content of the thesis is also listed in this chapter.
In chapter two, the thesis mainly studies fundamental principles and technology of the signal analysis system based on DSP and USB. The technology include signal analysis, DSP,EDA and USB.
In chapter three, Analyze deeply the main technique existed during giving the scheme, it is the USB driver design and chip interface design.
In chapter four, the thesis specifies the system's hardware construction and realization, including the whole hardware framework, realization of the DSP-based module taking on data acquisition and signal processing, and realization of USB controller. Several involved technique problem are also discussed.
In chapter five, the thesis detailedly describes design of USB communication and DSP software based on EZ-USB AN2131CHIP and TMS540VC33 DSP CHIP. Also give the details of driver design to realize the communication between Data Acquisition System and PC(Personal Computer).
In chapter Six, summarization for this thesis is given, and research prospect in relative fields is also discussed.
引文
【1】 TI Inc., TMS320 Product OVERVIEW, literature num:sprz094d.
【2】 TI Inc., TMS320C3X General-Purpose Applications, 2001.
【3】 TI Inc., TMS320C3X Users'Guide, 2001.
【4】 TI Inc., TMS320C54X DSP Reference Set, spru131g, Mar,2001.
【5】 TI Inc., TMS320C6000 Peripherals Reference Guide, spru 190d,Feb,2001.
【6】 TI Inc.,Data sheet:TMS320VC33 Digital Signal Processor, Sprso87b-february 1999-revised july 2000
【7】 Universal Serial Bus Specification, Compaq, Intel, Mocrosoft, NEC, Revisionl.1, September 23,1998.
【8】 Universal Serial Bus Specification, Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Mocrosoft, NEC, Philips, Revision2.0, April 27,2000.
【9】 P. Noll, "High quality audio for multimedia: key technologies and MPEG standards," Global Telecommunications Conference, 1999. GLOBECOM '99, Vol. 4, pp. 2045-2050, Published: 1999.
【10】 Cirrus Logic,Inc.,Data sheet:cs5396 cs5397,SEP' 97 DS229PP2.
【11】 Cirrus Logic,Inc.,Data sheet:cs4390,Jun' 98 DS264F1.
【12】 XILINX,Data sheet:Virtex 2.5V Field Programmable Gate Arrays,DS003(V.2.0) March 9,2000.
【13】 Lattice,Data sheet: ispMACH 4A CPLD Family High Performance E~2CMOS In-System Programmable Logic.
【14】 CYPRESS,EZ-USB Technical Reference Manual version 1.9 May 2000.
【15】 CY3652 USB Development System User's Guide. Version 1.5 April 17,1998
【16】 TMS320C54x Assembly Language Tools User's Guide,SPRU 1023 June 2001
【17】 Z. Zhou; D. Hung, "Digital design of discrete wavelet transform for MPEG-4," ASIC Conference 1998. Proceedings. Eleventh Annual IEEE International, pp. 333-336, Published: 1998.
【18】 W. Pan; A. Shams; M.A. Bayoumi, "NEDA: a new distributed arithmetic architecture and its application to one dimensional discrete cosine transform," Signal Processing Systems, 1999. SiPS 99. pp. 159-168. 1999
【19】 M. Shaditalab; G. Bois; M. Sawan, "Self-sorting radix-2 FFT on FPGAs using parallel pipelined distributed arithmetic blocks," FPGAs for Custom Computing Machines, 1998. Proceedings. IEEE Symposium on. Page(s): 337-338, Published: 1998.
【20】 V. Bochev, "Distributed arithmetic implementation of artificial neural networks,"
IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 41, Page(s): 2010-2013, May 1993
【21】 M. H. Sheu; M. D. Shieh; S. F. Cheng, "A unified VLSI architecture for decomposition and synthesis of discrete wavelet transform," Circuits and Systems, 1996., IEEE39th Midwest symposium on, Vol. 1, pp. 113-116, Published: 1996
【22】 G. Cherubini, "Analysis of the convergence behavior of adaptive distributed-arithmetic echo cancellers," Communications, IEEE Transactions on, Vo. 41, pp.1703-1714, Nov. 1993
【23】 X-Fest 2002 Programmable World Workshops Insight, 2002
【24】 王牛祥 勾瑞，基于PCI局部总线的数据采集卡的设计，仪表技术与传感器，2001年10期
【25】 张仪颖，利用以太网采集数据，测试和测量，1997年4月
【26】 陈肩美 王刚 丁传锁 陈锁柱，USB技术概况，计算机应用研究，第21卷第二期，2001年2月。
【27】 陈启美 吴琨 丁传锁 陈锁柱，USB协议层，电力自动化设备，Vol．21 No．5
【28】 徐朝农 韩江洪，USB基本驱动程序的设计，微计算机应用，第22卷第3期，2001年5月．
【29】 刘少峰 韦克平，USB软件系统的开发，计算机应用研究，文章编号：1001-3695(2002)03-0102-03
【30】 (美)Chris Cant 著 孙义 马莉波 国雪飞 等译，Windows WDM 设备驱动程序开发指南，机械工业出版社，2000．1
【31】 刘文东 蔡茂国 杨淑雯，DSP芯片原理与设计，深圳大学学报(理工版)，Mar．2001 Vol．18．No．1
【32】 牛纲，EPP模式下的并口与DSP高速数据传输的实现，电讯技术，2001年第3期
【33】 史晓锋 李铮 蔡志权，基于DSP的高速数据采集与处理系统，电子技术应用，2001年第六期
【34】 蔡琳洁 陶然 王卫江，DSP与PC机串口的高速数据通信的实现，电讯技术2001年第四期
【35】 王宏，基于TMS320C50的通用语音信号处理系统，电子技术应用，2001年第三期
【36】 阳华 刘海涛，新一代TI集成开发环境Code Composer Studio，微处理机，No．2 May．2001
【37】 魏庆福 郑文波，嵌入式系统的技术发展和我们的机遇，自动化博览，2002，文章编号：1003—0492(2002)04—0005—05
【38】 刘和平 张国利，论嵌入式系统设计方法，飞行器测控学报，Vol．21 No．2 Mar3．2002
【39】 卢凯 吴庆波 卢锡城，嵌入式Linux解决方案关键技术研究，计算机科学 2001 Vol．28 No．12
【40】 俞日龙 徐洪波 俞承芳，可编程逻辑器件在嵌入式系统中的应用，复旦学报(自然科学版)，Vol．41 No．2 Apr．2002
【41】 邵贝贝，32位嵌入式处理器技术与应用，电子产品世界，2001．8A
【42】 叶绍春，基于Ethernet的实时信号分析系统研究与实现，2002年3月
【43】 王玉龙，数字逻辑实用教程，清华大学出版社，2002年3月
【44】 张贤达著，现代信号处理，清华大学出版社，1999
【45】 俞卞章 李志均 金明录 数字信号分析，西北工业大学出版社，2000年9月
【46】 彭肩宗、李玉柏，DSP技术，国防工业出版社，1998
【47】 [美]赛谬尔D．斯特恩斯，数字信号分析，中国科学技术出版社，1995，6
【48】 陈尚松，微计算机仪器系统，国防工业出版社，1989
【49】 DOUGLAS E．COMER，DAVID L. STEVEN，张娟等译，用TCPflP进行网际互连(第1卷：原理、协议和体系结构)，电子工业出版社
【50】 DOUGLAS E．COMER，DAVID L．STEVEN，张娟等译，用TCP／IP进行网际互连(第2卷：设计、实现和内部构成)，电子工业出版社
【51】 DOUGLAS E．COMER，DAVID L．STEVEN，张娟等译，用TCP／IP进行网际互连(第3卷：客户机—服务器编程和应用)，电子工业出版社
【52】 王福瑞等编著，单片微机测控系统设计大全，北京航空航天大学出版社，1999
【53】 王世一著，信号数字处理，北京理工大学出版社，1997
【54】 宋万杰、罗丰、吴顺君，CPLD技术及其应用，西安电子科技大学出版社，1999．9
【55】 曾繁泰、候亚宁、崔元明，编程器件应用导论，清华大学出版社，2001．4
【56】 苏文平著，新型电子电路应用实例精选，北京航空航天大学出版社，2001．3
【57】 王增和 王培章 卢春兰 编著，电磁场与电磁波，电子工业出版社，2001．1
【58】 曾兴雯 刘乃安 陈健 编，高频电路原理与分析，西安电子科技大学出版社，2001
【59】 程军，亿横(西门子)C166系列16位单片机原来与开发北京航空航天大学出版社，2000．12
【60】 任丽香 马淑芬 李方慧 编著，TMS320C6000系列DSPs的原理与应用，电子工业出版社，2000．7
【61】 黄维通 编著，Visual C++面向对象与可视化程序设计，清华大学出版社，1999．10
【62】 南利平 编著，通信原理简明教程，清华大学出版社，2000．2
【63】 郭玉东，Linux操作系统结构分析，西安电子科技大学出版社，2002年1月
【64】 王田苗，嵌入式系统设计与实例开发，清华大学出版社，2002年9月
李培玉 钱曙光，基于DSP的USB口数据采集分析系统，《电子技术应用》．2002年第11期
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【63】 郭玉东，Linux操作系统结构分析，西安电子科技大学出版社，2002年1月
【64】 王田苗，嵌入式系统设计与实例开发，清华大学出版社，2002年9月
李培玉 钱曙光，基于DSP的USB口数据采集分析系统，《电子技术应用》．2002年第11期
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