基于CPLD的高速数据采集系统的实现

分为两部分：USB外设端的固件程序和主机操作系统上的主机应用软件。主机应用软件采用LabVIEW编写，本文主要介绍基于LabVIEW的自主开发的USB设备简便驱动方法。

　　3．2．1 固件程序

　　固件程序功能比较复杂，采用Keil uVsion2集成环境进行单片机C语言开发，完成源代码的编写、仿真和调试。固件程序包括主程序Main（）、设备描述符表DSCR.A51、固件程序源码FW.C、用户程序Ad_control.c等部分。固件程序流程如图4所示。

　　固件程序调试编译成功后，将其转换成C2文件，通过Cypress公司提供的控制面板下载至E2pROM中。当系统加电或复位时，会自动检查E2ROM的第1个字节，如该字节为C2，则由EWROM加载USB设备的相关信息和固件程序，进行重枚举。

　　3．2．2 基于LabVlEW的USB设备驱动程序

　　客户应用软件在操作系统中处于用户态，不能直接对USB设备进行操作。通常是采用DDK直接编写

　　驱动程序，也可用DriverStudio或windriver产生驱动程序框架，再添加自己的代码，编译出驱动程序。虽然LabVIEW与NI公司的硬件接口编程非常方便，但对于自主开发的USB设备，并不具有通用性。用户不仅要设计驱动程序，还要在此基础上编写USB.DLL，用于LabVIEW与USB接口。VISA通用的仪器驱动软件结构是VPP（VXIPlag&Play）联盟制定的新一代仪器I／O标准，具有与仪器接口和具体计算机无关的特性，特别是VISA3.0的推出，提供了自主开发或第三方USB设备在LabVIEW中的简便驱动方法。

　　本文利用NI-VISA3.3，直接调用驱动开发向导（Driver Development Wizard），根据设备的PID、VID以及生成厂家、产品名称等重要参数生成inf文件。安装此文件后调用MAX（Measurement&Automation Explore）即可以看到设备安装成功。

　　在实际操作过程中，需特别注意在安装VISA生成的驱动程序时，不能安排设备的Windows驱动程序，否则LABVIEW无法正常调用VISA开发的驱动程序．发现不了USB设备。

　　4 实验与分析

　　采用本文所述的采集系统对某一高频液压冲击器工作时的工作压力（1）、回油压力（2）和冲击活塞运动速度（3）进行了现场实时数据采集，如图6所示，其最高采集频率为28.6kHz。采集数据准确反映了研究对象的状态，完全满足设计目标需要。

　　基于项目的需要，选用的A/D芯片（AD574）其采集频率为28kHz，如欲进行更高速率的数据采集，只需更改A/D转换芯片部分的硬件电路和CPLD与A／D转换相关的程序。由于系统采用了数据流驱动多模块并行技术，在成本增加不多的情况下达到了非常高的采集和传输速率。从理论上分析，如果A／D转换芯片选择适当，系统采集频率可以达到1OMHz。

　　本文提出的液压系统数据采集方案，利用廉价的单片机FX2+CPLD，采用数据流驱动多模块并行体系结构和USB接口，以取代DSP为主控芯片进行高速、实时同步液压数据采集，可以方便地移植于其他高速数据采集系统中，且成本低，可靠性高。同时，提出了自主开发的USB设备在LabVIEW中的简便驱动方法。