基于LabVIEW的USB实时数据采集处理系统的实现

PortIn和PortOut功能,但此法应用简单,无法实现较复杂的接口功能。而采用动态链接库,可以根据具体需要编写适当的程序,灵活利用 LabVIEW的各项功能。用户可以自己编写DLLs实现LabVIEW与硬件的链接。用VC++6.0编制动态链接库,首先生成DLL框架, AppWizard将自动生成项目文件,但不产生任何代码,所有代码均需用户自己键入。DLL需要的文件有：①h函数声明文件;②c源文件;③def定义文件。H文件的作用是声明DLL要实现的函数原型,供DLL编译使用,同时还提供应用程序编译使用。C文件是实现具体文件的源文件,它有一个入口点函数, 在DLL被初次调用的运行,做一些初始化工作。一般情况下,用户无须做什么初始化工作,只需保留入口点函数框架即可。def文件是DLL项目中比较特殊的文件,它用来定义该DLL项目将输出哪些函数,只有该文件列出的函数才能被应用函数调用。要输出的函数名列在该文件EXPORTS关键字下面。

3、 基于AN2131Q的单光子采集系统

该采集系统由笔者自行开发并用于单光子计数种子活性快速检测仪中。它主要由将光子信号转为电信号的光电倍增管（PMT）及其辅助电路和基于AN2131Q的 USB采集卡组成。PMT及其前置放大器、放大器、甄别器等辅助电路能将微弱的光子信号转换为15ns的标准TTL脉冲信号,脉冲信号经过分频处理后再被 USB采集,USB将采集的结果实时地传给主机处理。

3.1 USB采集卡的硬件组成

该采集卡由微控制器、USB通信接口、主机以及数字I/O端口组成,如图1所示。

笔者设计了一种同步传输方式的单片方案,应用了内置微处理器的USB设计--EZ-USB AN2131Q。它是Cypress公司的一种内嵌微控制器的80脚USB芯片,包含三个8位多功能口,8位数据端口,16位地址端口,二个USB数据端口,二个可定义16位的定时/计数器和其他输入输出端口。其采用一种基于内部RAM的解决方案,允许客户随时不断地设置和升级,不受端口数、缓冲大小和传输速度及传输方式的限制。片内嵌有一个增强型8051微控制器,其4个时钟的循环周期使它比标准8051的速度快3倍。采用同步传输方式将单片机的计数值实时传送给主机,而主机对计数器的控制信号则采用块传输方式传送。EZ-USB是Cypress公司推出的USB开发系统,它为USB外设提供了一种很好的集成化解决方案。EZ-USB在其内核已做了大量繁琐的、重复性的工作,这样就简化了开发代码,进而缩短了开发周期。此外,开发商还提供了配套的开发软件（包括编译软件uVision 51、调试软件dScope 51、控制软件EZUSB Controll Panel）以及驱动程序GPD（General Purpose Driver）接口,以便于用户进行开发使用。

3.2 USB采集卡的软件构成
在USB 的Firmware中,采取同步传输（Isochronous Transactions）和块传输（Bulk Transactions）两种传输方式。同步方式用来实时传送采集的数据,块传输主要用来传输主机命令信号和USB的状态信息。块传输中利用端点（Endpoint）2。两种传输方式的核心中断程序如下：

void ISR_Sutok(void)interrupt 0 //块传输方式

{

//initialize the couters in the 8051

TMOD=0x05;

TCON=0x10;

TH0=0;

TL0=0;

Thb=0,

TH0=0;

TL0=0;

thb=0;

EZUSB_IRQ_CLEAR（）;

USBIRQ=bmSUTOK; //Clear SUTOK IRQ

}

void ISR_Sof(void)interrupt 0 //同步传输方式

{

if(TCON&0x21){ //Deal with the counter overflow

TH0=0;

Tl0=0;

THB++;

TCON&=0xdf;}

IN8DATA=TH0; //3 Bytes counter result

IN8DATA=TL0;

IN8DATA=THB;

EZUSB_IRQ_CLEAR（）;

USBIRQ=bmSOF; //Clear SOF IRQ

}

在LabVIEW 应用程序中设计了一Usb.dll文件作为LabVIEW与USB的驱动程序。由于EZ-USB开发系统中已经提供了底层驱动程序（GPD）接口函数,用户只需调用这些函数即可与USB设备连接。因此在DLL的编制中只需调用它提供的函数,大大节约了开发时间,提高了开发速度。创建的Usb.dll文件中包含了如下五个输出函数,功能说明如表1所示。

表1 Usb.dll包含函数的功能说明
Control 主机对USB设备的控制
ReadResult 获取USB发送到主机的数据
StartIsoStream 启动设备的同步传输流
StartThread 得到标准设备的设备描述符
StopThread 关闭设备的同步传输流

其定义如下：

LPSTR_declspec(dllexport)_stdcall Control(int input);

int_declspec(dllexport)_stdcall ReadResult(void);

int_declspec(dllexport)_stdcall StartIsoStream(void);

int_declspec(dllexport)_stdcall StartThread(void);

int_declspec(dllexport)_stdcall StopThread(void);

开启设备和获取采集数据的过程如图2所示。它的主要功能有：开启或关闭USB设备、检测USB设备、设置USB数据传