论文总字数：20113字

摘 要

本文首先对数据采集系统的定义、原理、意义、研究重点、国内外的研究状况进行了介绍；然后详细介绍了本文设计的基于AD9248的高速数据采集系统的硬件平台，该平台由信号调理模块，模数转换模块，高速缓存模块，处理器模块，USB传输模块组成；最后介绍本文设计中的软件部分，数据采集系统软件由三部分组成：采集设备固件程序、采集设备驱动程序和用户应用程序。本文的高速数据采集系统可以通过STM32F429处理器控制AD9248模数转换器实现对两路模拟量的采样，总采样速率不低于1 MSPS；而且可以实现模拟信号输入范围可调。

论文所设计的高速数据采集系统，基本上完成了设计要求。系统不仅实现了数据的采集、传输的功能，并且具有热插拔、即插即用、便携式的特点，达到了预期的效果。

关键词：数据采集 高速 AD9248 嵌入式

The design of high-speed data acquisition system based on AD9248

Abstract

First, the definition, significance, research emphases and status of data acquisition system are introduced in this paper. Then this paper introduces in detail the design of high-speed data acquisition system based on AD9248 hardware platform, the platform is composed of the signal conditioning module, analog-to-digital conversion module, the cache module, processor module, USB transmission module; The last part is introduced in this paper, the design of software, the data acquisition system software consists of three parts: sampling device firmware, device driver and user applications. In this paper, the high-speed data acquisition system can control AD9248 through STM32F429 for sampling of analog quantity, the total sampling rate of not less than 1 MSPS; And the range of analog signal input is adjustable.

The design of high-speed data acquisition system in this paper, basically completed the design requirements.The system not only achieves the data acquisition, transforming, but also has the attributes of hot-plug-in, plus-and-play, and man-pack. The expect result is achieved.

Key words:data acquisition;high speed;AD9248;embedded system

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2国内外高速数据采集系统研究现状 1

1.3课题的目的和意义 2

1.4课题的内容和所要解决的问题 2

第二章 嵌入式数据采集系统原理 3

2.1数据采集系统概述 3

2.2数据采集系统的基本功能 3

2.3发展趋势 4

2.4嵌入式系统的概述 4

2.5基于嵌入式的数据采集与控制系统的意义 5

第三章 基于AD9248高速数据采集系统的硬件平台 6

3.1 硬件平台 6

3.2系统框图 6

3.3传感器模块 7

3.3.1传感器的定义和组成 7

3.3.2传感器的分类 8

3.4信号调理模块 8

3.4.1单端转差分的原因 8

3.4.2调理电路核心芯片 9

3.4.3调理电路 11

3.5模数转换模块 12

3.5.1采样保持器的基本原理 12

3.5.2 A/D转换器 14

3.5.3数据采集系统的A/D转换电路设计 16

3.6高速数据缓存模块 18

3.6.1缓存芯片简介 18

3.6.2高速缓存工作原理 19

3.7处理器控制模块 20

3.7.1 STM32F429简介 21

3.7.2处理器的作用 23

3.8 USB通信模块 23

3.8.1 USB简介 23

3.8.2高速USB通信模块工作原理 23

第四章 基于AD9248高速数据采集系统的软件设计 25

4.1采集设备固件程序 25

4.1.1采样控制模块 25

4.1.2 USB通信模块 25

4.1.3主函数框图 26

4．2采集设备驱动程序 27

4.3用户应用程序 27

结语 29

参考文献 30

致谢 31

附录：基于AD9248的高速数据采集系统原理图 32

第一章 绪论

1.1课题背景

随着计算机技术的发展，传统的测控电路在工业测量中的地位开始被以微型计算机为核心的现代数据采集与控制系统所取代了。但是现代数据采集和控制系统的缺点也是很明显：比如微型计算机的防尘和防震等功能却比较差，对工业环境的要求比较苛刻；体积太大安装和使用起来都是比较麻烦的。所以，以嵌入式系统为平台的数据采集系统就随之而生了，嵌入式数据采集系统和基于微型计算的现代数据采集系统相比，有以下优点^[1]：

1. 可靠性高。嵌入式系统集成度高，所有的芯片都聚集在一块电路板上，而且程序存在芯片存储器中，稳定性高；

(2)体积小。微电子技术的发展，使电子元件的体积不断缩小，从而使由电子元件组成的嵌入式系统体积越来越小，这样安装和使用更加方便；

(3)扩展性非常强，嵌入式数据采集系统可以扩展出输入/输出接口，这些接口可以连接其他外设，这样可以完成更多的任务；

(4)开发所需要的时间比较短，而且开发投入的成本不高。

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