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基于USB Host和ARM技术的大容量数据采集统的研究

田劲华  
【摘要】:数据采集是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量,也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件作适当转换后,再经过信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤,最后送到控制器进行数据处理或存储纪录的过程。可以说,数据采集是获取模拟世界中各种信息的最重要的手段之一,是沟通模拟世界和数字世界的桥梁。 随着计算机技术和数字信号处理技术的飞速发展和广泛应用,数据采集系统在越来越多的领域得到了更加广泛地应用,如雷达信号处理、数字图像处理、数字示波器、超声波检测以及虚拟仪器等领域。与此同时,随着不断涌现的电子新技术、新成果在数据采集领域的广泛应用,如高性能低功耗的新型器件、先进的ASIC集成电路技术、高性能的微处理器技术等,数据采集系统的功能也日益强大,性能也日趋完善。而随着计算机技术的迅猛发展,为数据采集系统实现智能化、微型化奠定了坚实的基础。 在数据采集系统得到越来越广泛地应用的同时,人们对数据采集系统的各项指标也提出了更高的要求。以本文论述的数据采集系统为例,要求采样分辨率为16位、采样速率为45KSPS、存储容量为20G~40G,同时要求功能强大的分析处理软件。 因此,在该数据采集系统中,采用了采样率达250KSPS的16位模数转换器AD7663将模拟信号转换为数字信号;采用了基于嵌入式USB Host数据存储的解决方案实现了将转换之后的数据存储到移动硬盘中;采用了高性能的ARM处理器—S3C44BOX作为系统的控制器实现对数据采集和数据存储的智能控制;并利用LabVIEW开发了分析处理软件实现对存储在移动硬盘中的数据的分析和处理。 本文论述的基于USB Host和ARM技术的大容量数据采集系统业已完成并已经得到了实际的应用,深受用户的好评。实际使用充分证明该数据采集系统的各项性能指标都达到了预期目标,工作稳定可靠,操作简单方便。本系统具有较高的性能价格比,具有一定的实用价值,既可作为通用的数据采集系统,亦可作为数字示波器、数字频谱仪等虚拟仪器使用。如果对已实现的功能进行优化,并适当增加一些功能如USB OTG、人机交互界面等,使得该数据采集系统性能更加完善,功能更加强大,使用更加简洁,数据分析处理能力更加完美。


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