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基于Ucos的多通道数据采集系统

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课程设计(论文)任务书 信息工程 学 院 物联网 专 业 2014-2 班 一、课程设计(论文)题目 基于Ucos的多通道数据采集系统 二、课程设计(论文)工作自 2017 年 06 月 26 日起至 2017 年 06 月 30 日止。 三、课程设计(论文) 地点: 嵌入式系统实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握嵌入式开发板（实验箱）各功能模块的基本工作原理； （2）培养嵌入式系统的应用能力及嵌入式软件的开发能力； （3）使学生较熟练地应用嵌入式操作系统及其API开发嵌入式应用软件； （4）培养学生分析、解决问题的能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）分析所设计嵌入式软件系统中各功能模块的实现机制； （2）选用合适嵌入式操作系统及其API； （3）编码实现最终的嵌入式软件系统； （4）在实验箱上调试、测试并获得最终结果。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善嵌入式软件实时性能；扩展嵌入式软件功能及改善其图形用户界面。 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文。 （2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（以上可作微调）。 （3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成。 4) 课程设计评分标准： （1）学习态度：20分； （2）回答问题及系统演示：30分 （3）课程设计报告书论文质量：50分。 成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。不及格者需重做。 5）参考文献： （1）罗蕾.《嵌入式实时操作系统及应用开发》北京航空航天大学出版社 （2）Jean J.Labrosse. 《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》北京航空航天大学出版社 （3）王田苗.《嵌入式设计与开发实例》.北京航空航天大学出版社 （4）北京博创科技公司. 《嵌入式系统实验指导书》 6) 课程设计进度安排 （1）准备阶段（4学时）：选择设计题目、了解设计目的要求、查阅相关资料。 （2）嵌入式软件设计分析阶段（4学时）：程序总体设计、详细设计。 （3）嵌入式软件代码编写调试阶段（8学时）：程序模块代码编写、调试、测试。 （4）撰写论文阶段（4学时）：总结课程设计任务和设计内容，撰写课程设计论文。 7) 课程设计题目具体要求： 本题的具体任务是设计多任务的嵌入式软件—— ，通过分析、设计、编程、调试、测试等步骤，形成一个基于ucos可稳定运行的嵌入式多任务软件系统。

学生签名： 2017 年 6 月26 日

课程设计(论文)评审意见

（1）考勤（10分）： 优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （2）系统设计（20分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （3）编程调试（10分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （4）回答问题（15分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （5）论文撰写（35分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （6）创新思想（10分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； 综合评定等级：

评阅人： 职称：副教授 2017 年6 月 30日 目录 一、课设目的及内容.................................................. 1 1.1课设目的..................................................... 1 1.2课设内容..................................................... 1 二、设计的原理...................................................... 2 2.1总体设计原理................................................. 2 2.2A/D转换器原理................................................ 2 2.3基于uc/os2II的系统程序流程.................................. 3 三、环境搭建及开发环境.............................................. 5 四、主要程序代码设计................................................ 7 五、运行测试结果................................................... 20 六、心得体会....................................................... 22 七、参考文献....................................................... 23 1

一、课设目的及内容 1.1课设目的 在二十一世纪的今日，人们生活在一个信息的的时代，各种各样不同的信息给予我们很多不同的选择。 对于信息的需求,各类人有着不同的需求,但是肯定的是,对于信息的重要性大家已经有了认识。数据采集 已经成为一种专业的技术，在各个领域得到了广泛的应用。数据采集系统起源于20世纪50年代，并当 即就获得了初步的认可，在很多的地方得到了运用。在60年代前后，国外就有了用于专业数据采集的系 统。20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系 统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了 惊人的发展。到了现在,经过更长久的发展,嵌入式系统已经走进千家万户,嵌入式的数据采集系统不仅功 耗低，而且操作简单，正适合应用于在家中,路上或者生活中的各处。

1.2课设内容 一、 基本要求（必做） （1） 求出四路通道的平均值，并绘制在显示屏上（平均值应该象其他通道的值一样，可以根据实时采集值的变化而变化）。 （2） 报警，在超出阈值时报警一次，如果此后此通道的值不变则不再报警，若此通道的值被调小为小于阈值而后又被调为大于阈值，则再次报警一次。 （3） 设置时间和日期初值，并实时显示在LCD上（同各通道的值同屏显示）。并能够在整点的时候发声提示。 二、 提高要求（选做） 在一的基础上利用四路通道平均值的大小控制电机的转动速度，使电机实时转动。 2

二、设计的原理 2.1总体设计原理 本系统由硬件和软件两部分组成。硬件以AT89C51和12位ADC芯片AD574A为核心,具有键盘控制和液晶显示功能,并有一路数模转换输出。该系统还具有实时时间显示和看门狗功能,可以通过RS232和GPIB接口以便与外部(微机)通信。系统的软件以实时嵌入式操作系统uc/os2为基础,采用多任务机制,通过任务调度和任务监视,系统具有较好的实时性和安全性。uc/os2II是源码公开的实时嵌入式操作系统,采用优先级调度算法完成任务间的调度,并支持抢占式调度。uc/os2II具有可裁减的体系结构,并具有内存管理、中断管理和任务控制块(TCB)扩展的功能。uc/os2II还提供很多系统服务,例如邮箱、消息队列、信号量等等。

2.2A/D转换器原理 主要介绍以下三种方法：逐次逼近法、双积分法、电压频率转换法 1）逐次逼近法 逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。 采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图所示。

基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。 逐次逼近法的转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 Vo再与Vi比较，若Vo被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数 字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。 3

2）双积分法 采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。如图所示。基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。 双积分法 积分法A/D转换的过程是：先将开关接通待转换的模拟量Vi，Vi采样输入到积分器，积分器从零开始进行固定时间T的正向积分，时间T到后，开关再接通与Vi极性相反的基准电压VREF，将VREF输入到积分器，进行反向积分，直到输出为0V时停止积分。Vi越大，积分器输出电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压Vi所对应的数字量，实现了A/D转换。 3）电压频率转换法 采用电压频率转换法的A/D转换器，由计数器、控制门及一个具有恒定时间的时钟门控制信号组成，它的工作原理是V/F转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。电压频率转换法的工作过程是：当模拟电压Vi加到V/F的输入端，便产生频率F与Vi成正比的脉冲，在一定的时间内对该脉冲信号计数，时间到，统计到计数器的计数值正比于输入电压Vi，从而完成A/D转换。

2.3基于uc/os2II的系统程序流程 基于uc/os2II的程序流程如图1所示。程序中,每个模块对应一个任务,彼此之间是并行的,但每个模块都对应着一个不同的优先级,由操作系统进行调度运行。系统可以通过监控模块对其他模块的工作进行监控,从而减少看门狗的复位次数。而且通过uc/os2II内核的任务调度,系统的实时性会提高很多。

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基于USB2_0的多通道数据采集系统设计与实现

基于USB2_0的多通道数据采集系统设计与实现

数据采集 电　子　测　量　技　术　EL ECTRON IC M EASU REM EN T TEC HNOLO GY 第30卷第6期2007年6月　基于USB210的多通道数据采集系统设计与实现王 潘明海(燕山大学信息科学与工程学院　秦皇岛　066004)摘　要:针对振动信号检测中信号采集的需要,介绍了一种基于USB210的多通道、带程控放大、可变采样率和采样时间的数据采集系统。

该系统能够多通道高速连续采样,单通道最高采样率可达400k,并具有结构简单、成本低、可靠性高等优点。

从固件程序、驱动程序、动态链接库和应用软件4个方面阐述了该系统软件编程思想,并对USB210接口芯片C Y7C68013的GPIF可编程逻辑接口与AD7899互连的控制时序及硬件电路设计原理做了深入分析。

最后通过已知信号对整个系统进行测试,验证了该系统能完成多通道连续采样的可行性和准确性。

关键词:USB210;数据采集;GPIF中图分类号:TP216 文献标识码:ADesign and implementation of multi2channel dataacquisition system based on USB210Wang Chong　Pan Minghai(The college of Information Science and Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao066004)Abstract:According to the requirement of vibrating signal detection,this paper introduces a multi2channel data acquisition system,which has a programmable signal amplifier,variable sample rate and sample time.This system can sample signal on different channels simultaneously and the highest sample rate of one channel is400k.The thoughts of the software program,including firmware,driver,DLL,application software,are briefly explained.This paper also deeply analyzes the control time sequence between the USB210interface chip GPIF and analog to digital converter AD7899.In order to validate this system can sample signal veraciously and feasibly,the system is tested by the already known signal.K eyw ords:USB210;data acquisition;GPIF0　引 言本数据采集系统主要是应用于振动信号检测中,作为动态电阻应变仪的输出端。

基于stm32和usb的多通道数据采集系统设计与实现

基于stm32和usb的多通道数据采集系统设计与实现

第41卷第5期2020年5月自㊀动㊀化㊀仪㊀表PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATIONVol.41No.5May.2020收稿日期:2019-07-20作者简介:屠晓伟(1966 ),男,博士㊁教授㊁博士生导师,主要研究方向为机器视觉和图像实时监控和检测㊁空间定位㊁工业自动化装配㊁生产线自动化,E-mail:tuxiaowei@基于STM32和USB 的多通道数据采集系统设计与实现屠晓伟,俞润超,杨庆华(上海大学机电工程与自动化学院,上海200444)摘㊀要:意法半导体32位系列微控制器芯片作为高性能㊁低成本㊁低功耗的微控制器,在工业生产和自动化控制领域的应用十分广泛㊂但是随着技术的发展,其通用串行总线的传输速度已经相对较慢㊂为了使STM32的USB 传输速率和性能有更进一步的提升,设计了一种由STM32控制USB 通信接口的多通道数据采集系统㊂首先,该系统采用以STM32的增强型STM32F103为核心的控制电路,实现了10路通道的模拟/数字信号(A /D)数据的采集和转换㊂然后,利用STM32系统资源对EZ 系列通用串行总线(EZ-USB)CY7C68013A 的内部从属先进先出(FIFO)缓存器进行读写控制及数据传输处理㊂最后,数据的处理和显示通过由虚拟仪器(LabVIEW)设计的上位机程序实现㊂系统测试表明,STM32和EZ-USB 组成的系统可以将STM32原有的USB 传输速度提升两倍以上,并且采集的数据能在虚拟仪器上位机上实时显示㊂它可以使STM32更加快速㊁稳定地采集和处理数据,是一个适用性很强的数据采集系统㊂关键词:多通道;数据采集;EZ-USB;STM32;LabVIEW;Slave FIFO;人机接口;实时显示;CY7C68013A中图分类号:TH6㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.16086/ki.issn1000-0380.2019070042Design and Implementation of Multi-Channel Data Acquisition System Based on STM32and USBTU Xiaowei,YU Runchao,YANG Qinghua(School of Mechanical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200444,China)Abstract :As a high-performance,low-cost,low-power microcontroller,STM32is widely used in industrial production andautomation control,but its universal serial bus(USB)transmission speed is relatively slow.In order to improve the USB transfer speed and performance of the STM32,a multi-channel data acquisition system that controls the USB communication interface of the STM32is designed.The working principle,software and hardware design principles and test results are proposed.First,thesystem uses the STM32F103to obtain 10-channel analog /digital (A /D)data acquisition and conversion,then,the STM32system resource is used to read and write control and data transmission processing of the EZ-USB CY7C68013A internal slave first in first out(FIFO).Finally,the PC program implemented by virtual instrument LabVIEW achieves data processing and display.The system shows that the system consisting of STM32and EZ-USB can increase the original USB transfer speed of theSTM32by more than two times and display it in real time on the virtual instrument.It can collect and process data more quicklyand stably,which is a highly useful data acquisition system.Keywords :Multi-channel;Data acquisition;EZ-USB;STM32;LabVIEW;Slave FIFO;Human machine interface;Real-timedisplay;CY7C68013A0㊀引言现代工业自动化技术的发展日新月异,各领域对数据采集的质量要求也在不断提高㊂比如在图像处理㊁瞬态信号控制㊁实时工业设备状态监控等方面,需要采集设备具备高速度㊁高精度的测量能力㊂相对于传统的计算机(personal computer,PC)内部总线,USB 接口具备传输速率快㊁接口控制灵活㊁功耗低㊁易安装㊁性价比高㊁扩展性好等优点,是用于传输数据的理想接口[1]㊂本文设计了基于从属先进先出(first in first out,FIFO)接口的控制系统,利用STM32和虚拟串口实现数据采集系统,数第5期㊀基于STM32和USB 的多通道数据采集系统设计与实现㊀屠晓伟,等据传输速度最快能够达到3.2MB /s 左右[2]㊂系统通过USB2.0芯片CY7C68013A,实现了数据采集;采用通用型输入输出(general purpose input output,GPIO)的方式,在多通道采集数据方面得到的同步性和实时性较好[3]㊂STM32F103是意法半导体(ST)公司出品的产品,其内核是ARM 公司的Cortex-M3STM32㊂该芯片具有1个USB㊁3个12位模数转换通道(analog to digital conversion channel,ADC)㊂其中,ADC 是12位逐次逼近型的模拟数字转换器[4]㊂其内部的通道共有18个㊂其中有2个可以用来测量内部信号,剩下的16个则用于外部信号的测量㊂每路通道的功能丰富,无论是单次扫描,还是连续扫描都可以完成,同时还具有间断和扫描的A /D 转换模式㊂STM32F103自带的高速USB 理论速度最快只能达到1.5MB /s㊂可以看出,EZ-USB CY7C68013芯片对传输速度有很大的提升㊂1㊀总体构架采集系统主要由主机(能识别USB2.0协议和装有虚拟仪器LabVIEW)㊁CY7C68013A(内部包含CPU 和高速FIFO 存储器)和嵌入式控制器STM32组成㊂系统框架如图1所示㊂图1㊀系统框架图Fig.1㊀The system framework在该系统中,STM32的作用是通过其内部的A /D 转换芯片得到外部传感器测得值,并将其转化为可以处理的数字量;STM32和USB 之间传输的主要是控制信号和数据总线信号㊂控制信号方向是STM32到外设,采集到的数据由外设到主机,同时PC 端也有控制信号控制上位机的数据接收㊂整个系统的基本工作过程如下㊂STM32F103打开10路A /D 采样采集传感器数据,将这些数据以数据帧的形式存储㊂然后对EZ-USB CY7C68013A 内部的FIFO 进行写信号的控制,按照时序将数据帧写到FIFO 缓冲区中㊂上位机LabVIEW 对EZ-USB CY7C68013A 发送读数据指令,将采集到的数据显示并生成波形图,以更好地观察传感器测量信号的变化㊂在数据传输时,按接口控制逻辑依次取走批量数据㊂在打包传输时,A /D 转换和FIFO 写入不间断进行,只要内部FIFO 写指针和读指针位置相差达到指定的值,就立即取走数据,保证了连续高速采集的可靠性[5]㊂2㊀硬件设计系统硬件主要包括STM32F103核心控制电路和CY7C68013A 传输通信电路㊂硬件连接如图2所示㊂该系统主要用STM32F103内部自带的A /D 通道转换多路传感器采集的模拟信号㊂数据总线和CY7C68013A 芯片的数据口相连,用于传输数据到FIFO 中;然后再将设置的控制口相连,提供传输数据所需的时序和端口选择[6-7]㊂图2㊀硬件连接图Fig.2㊀The hardware connectionCY7C68013A 需要接收从STM32发来的数据,所以需要将EZ-USB 芯片设置为从器件㊂该系统的数据是从外部采集然后传输到计算机中,因此所采用的传输方式是从属FIFO,以隶属的模式将数据定向传入PC 端㊂数据的传输受控于SLCS #㊁SLWR㊁SLOE㊁FIFOADR[1...0]这些控制信号㊂其中:SLCS#为片选控制,低电平进行触发;SLWR 为写控制;SLOE为芯片使能端,通过高电平进行触发㊂时钟信号可以由外部时钟或者内部时钟提供㊂该系统的时钟由内部提供,频率设置为48MHz㊂在数据传输时,CY7C68013A 按照异步写的时序进行控制和写数据㊂FIFO 异步写时序如图3所示㊂㊃58㊃自㊀动㊀化㊀仪㊀表第41卷图3㊀FIFO异步写时序图Fig.3㊀The FIFO asynchronous write timing 当写事件发生时,激活FIFOADR[1...0]㊂该系统将端口6(End Point6,EP6)设置为工作端口,所以需要设FIFOADR1=1,FIFOADR0=0㊂随后判断CY7C68013A发来的满信号标志㊂如果满标志FLAGB-FULL为 假 ,传送总线开始传输数据,SLWR 由高电平变为低电平,第一个数据进行传输,SLWR再恢复成高电平㊂如果后面还有数据,就返回到判断满标志的地方往下循环执行㊂如果接收数据满,FLAGB-FULL的标志位被置为 真 ,那么就会把之前的数据打包一起传输㊂3㊀软件设计多路信号数据采集系统软件设计主要包括3方面的工作:设备端固件程序㊁USB设备驱动程序和上位机程序设计㊂3.1㊀固件程序在EZ-USB CPU中,想要运行程序,必须有固件程序的载入作为支撑㊂只有当该程序运行的时候,具有给定功能的外围设备才被称为外设㊂TD_Init()和TD_Poll()这两个函数体在固件程序中扮演了非常重要的角色㊂TD_Init()在CY7C68013A枚举和任务分配前被调用,用来初始化各端口及相应的FIFO缓冲区㊂TD_Poll()是数据采集的执行程序[7]㊂编写好固件程序后,将其存储到EZ-USB核心板上的电可擦编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory,E2PROM),然后给外设进行通电㊂CY7C68013A会通过集成总线(inter-integrated circuit, I2C)将固件程序自动下载到片内的内存(random-access memory,RAM)中进行执行㊂3.2㊀驱动程序CY7C68013A的软件开发包包含了可以驱动EZ-USB设备的程序㊂通用驱动程序,完成与外设和用户应用程序的通信和控制㊂微处理器根据新的设置安装通用驱动程序,重新枚举外设为一个新的USB 设备[8]㊂EZ-USB设备在与LabVIEW进行通信时,如果缺少正确的驱动设备则不会正常工作㊂因此EZ-USB设备需要使用NI公司的虚拟仪器软件架构(ni-virtual instrument software architecture,NI-VISA)驱动来进行识别㊂VISA总线输入输出(Input/Output,I/O)的功能十分强大,可以在不同平台(Windows㊁Linux等)㊁环境和总线(面向仪器系统的PCI扩展㊁以太网)等适用㊂虚拟仪器系统需要借助NI-VISA与外设的I/O端接口进行数据或者命令的传输通信㊂I/O控制函数体的编写要与NI-VISA相互兼容㊂这种编写构造方法是自底向上的㊂一方面,VISA包中提供的控制函数集比较简易,使用起来也很容易上手;另一方面,对复杂系统的组建者来说,VISA提供了非常强大的仪器控制功能与资源管理[9-10]㊂NI-VISA的具体配置步骤如下㊂①首先下载驱动程序开发助手(Driver Development Wizard),并使用其创建INF配置文件㊂INF文件的内容需要根据EZ-USB芯片的具体信息来进行修改㊂②在INF文件修改好之后,将其安装使之与EZ-USB的设备信息相匹配㊂③在成功配对后,下载NI-VISA互动控制工具(NI-VISA Interactive Control)㊂通过这款控制软件,可以对连接的EZ-USB设备进行检测,确定设备是否正确连接适配,获得EZ-USB设备的各项参数㊂3.3㊀系统应用程序设计EZ-USB设备将采集到的数据传输给计算机㊂EZ-USB需要不停检测计算机发来的控制信号和STM32采集的数据㊂当控制命令变为打包发送的时候,EZ-USB设备按照命令格式要求将数据传输给主机,并在上位机的虚拟仪器中得到相应的处理㊂首先,使用NI-VISA生成的驱动识别USB设备,得到USB设备的属性信息;然后,通过USB RAW来获得USB设备的句柄;最后,将数据传至LabVIEW进行处理[10]㊂图4是系统应用程序流程图㊂因为STM32发来的数据为数据帧形式,所以在处理数据的过程中采用了正则表㊃68㊃第5期㊀基于STM32和USB 的多通道数据采集系统设计与实现㊀屠晓伟,等达式来识别头帧,然后依次提取出多路传感器采集到的数据,完成数据帧的分解和处理㊂图4㊀系统应用程序流程图Fig.4㊀The system application flow chart4㊀测试结果本系统中的应用程序是采用虚拟仪器LabVIEW 平台开发的,可以实时读取多路传感器传送来的信号,并显示传感器数字量变化曲线㊂因为采集数据所需要的传感器比较多,因此在测试过程中简化了传感器的种类,使用了光敏传感器和MQ135空气质量传感器进行测试㊂其中,每个传感器连接5路A /D 通道㊂本系统可以进行单次和多次数据采集㊂在采集数据的过程中,先将光敏传感器放在正常光照中,再慢慢减小光强度㊂同时,将MQ135空气质量传感器放到烟雾环境中,再恢复到正常环境㊂在变化过程中可通过曲线反映传感器测得的数据㊂然后用USB 抓包工具(bus hound)软件对USB 设备的传输数据进行抓包和速度测量㊂测量表明,该系统的最快速度可以达到3.2MB /s,稳定时的速度为3MB /s 左右,可以使STM32F103的USB 传输速度提升至少两倍以上㊂5㊀结论基于EZ-USB 的多路信号数据采集系统能够快速㊁准确地传输STM32测得的传感器信号㊂与现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)相比,STM32虽然速度上没有FPGA 快,但是应用场合广泛㊁外设丰富㊁稳定性高㊁功耗低㊁操作更加方便,可以直接处理模拟信号㊂STM32与EZ-USB 芯片相结合,传输速度得到了提升,通过bus hound 抓包测得的STM32传输数据的速率至少提升了两倍以上,同时数据传输的实时性和准确性也都有了保障㊂该系统将采集到的结果通过虚拟仪器LabVIEW 显示,而且能够更加直观反映出变化情况,可以满足很多应用场合的数据采集需求㊂参考文献:[1]王铁流,李宗方,陈东升.基于STM32的USB 数据采集模块的设计与实现[J].测控技术,2009,28(8):37-40.[2]刘瑞芳,丁卫平,曾海燕.基于CY7C68013A 的无线多路温度采集系统的设计与开发[J].电子技术,2015,44(11):48-49.[3]马凯,杨峰,王彦文.高速数据采集系统中USB2.0传输接口研究[J].计算机工程与设计,2013,34(11):3862-3866.[4]张旭,亓学广,李世光,等.基于STM32电力数据采集系统的设计[J].电子测量技术,2010,33(11):90-93.[5]胡之冉.LABVIEW 通过动态链接库实现对CY7C68013的控制[J].橡塑技术与装备,2016,42(2):93-107.[6]王东,李公平,潘小东,等.基于EZ-USB FX2的数据采集系统USB 接口设计[J].现代电子技术,2015,38(4):73-76.[7]刘正发,韦飞,冷双,等.CY7C68013A 端口模式下数据传输模块的设计[J].计算机测量与控制,2018,26(3):158-161.[8]吴磊,郭超平,申世涛.基于CY7C68013与FPGA 的便携式数据采集系统[J].计算机应用,2012,32(S1):164-166.[9]段晋军,位恒曦,常晓明.基于LabVIEW NI-VISA 实现PC 与C8051F320的USB 数据通信[J].电子技术应用,2013,39(8):17-19.[10]丁宁,常玉春,赵健博,等.基于USB 3.0的高速CMOS 图像传感器数据采集系统[J].吉林大学学报(工学版),2018,48(4):1298-1304.(上接第83页)[9]任雯,胥布工.基于标准神经网络模型的非线性系统分布式无线网络化控制[J].控制与决策,2015,30(4):691-697.[10]PAJIC M,SUNDARAM S,PAPPAS G J,et al.The wireless controlnetwork:a new approach for control over networks [J ].IEEETransaction on Automatic Control,2011,56(10):2305-2318.[11]黄海波.带PID 调节功能数字温控器在半自动烫金机加热器上的应用[J].广东印刷,2012(6):45-47.[12]张树忠,黄豪杰,晏岱.基于伺服电机驱动泵控缸技术的挖掘机性能研究[J].液压与气动,2019(2):68-72.[13]张秘,尹显明,钟伦超,等.伺服控制系统电流及速度环自动参数辨识分析[J].自动化仪表,2019,40(3):37-40,45.㊃78㊃。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统近年来，随着科学技术的不断发展和进步，数据采集系统在工业自动化、环境监测、医学检测等领域中得到了广泛的应用。

随着对数据采集系统性能要求的提高，高分辨率多通道数据采集系统逐渐成为了研究的热点。

本文将介绍一种基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统。

我们来介绍一下系统的硬件设计。

该系统的核心是一块高性能的单片机，它负责控制整个系统的工作，并实现数据的采集和处理。

单片机通过一个高速的数据总线与多个模拟信号采集模块相连接，每个模块负责采集一个通道的模拟信号。

这些模块通过一个低噪声、高线性度的模拟信号条件放大器将模拟信号放大到合适的量程，然后通过一个高速的模数转换器将模拟信号转换成数字信号。

转换后的数字信号由单片机通过数据总线读取，并进行进一步的处理。

在数据采集过程中，为了保证采集到的数据的准确性和稳定性，需对系统采集通道进行校准。

系统提供了一个校准电路，通过输入一个已知电压，对系统进行校准，修正采集通道的增益和偏移量。

在采集过程中，可以通过人机界面对参数进行调整和配置，并实时显示采集到的数据。

我们来介绍一下系统的软件设计。

系统的软件设计主要分为数据采集、数据处理和数据存储三个模块。

数据采集模块主要负责控制单片机对模拟信号进行采集，并将采集到的数据转换成数字信号。

在采集过程中，需要根据采集通道的配置信息来设置相应的模拟量输入通道、量程和采样率等参数。

在采集过程中，需对采集到的数据进行采集频率的控制，以达到最佳的采集效果。

数据处理模块主要负责对采集到的数据进行处理和分析。

需对采集到的数据进行滤波处理，去除其中的噪声和干扰信号。

然后，可以根据需求对数据进行进一步的处理，如傅里叶变换、小波变换等，以获取更多的信息。

可以通过数学模型对数据进行拟合和预测，从而得到更多有价值的信息。

数据存储模块主要负责将处理后的数据保存到外部存储设备中，以备后续分析和使用。

可以选择合适的存储介质，如硬盘、固态硬盘或者是存储卡等，以满足不同场景下对存储容量和速度的需求。

MSP430单片机与uCOS相结合设计数据采集系统的方法

MSP430单片机与uCOS相结合设计数据采集系统的方法

基于uC/OS与MSP430的手持数据采集系统来源：微计算机信息作者：臧怀泉范亚伟李海生摘要：本文介绍了使用TI公司的超低功耗MSP430单片机与u C/OS相结合设计数据采集系统的方法，采用了uC/O S的多任务的软件设计方式代替了传统的前后台式的嵌入式软件设计方法，使得软件系统模块化，并且克服了前后台式软件设计的弊端，增前了系统的实时性。

关键词：嵌入式操作系统；邮箱；多任务；uC/OS；MSP4301前言近年来随着IC设备功耗和体积的不断减小，手持设备的应用领域变的越来越广泛。

但是另一方面，传统的前后台式的软件设计方法却限制了硬件系统功能的充分发挥，影响了系统的实时性与稳定性。

本文介绍了一种基于嵌入式操作系统uC/OS上设计系统软件的方法，即克服了原有前后台式软件设计的一些弊端，又充分发挥了硬件特性，增强了系统稳定性，很好的解决了手持数据采集设备多任务软件系统实时性不强的问题。

2 uC/OS简介uC/OS是由EAN BROSSE个人开发的嵌入式操作系统。

该系统是一个源代码完全公开的实时内核，设计人员在应用过程中可以按照自己的需求对内核进行裁减和扩展，以满足不同工程对应用软件设计的要求。

uC/OS是完全占先式的实时内核，支持多任务操作，并且每个任务都有自己单独的栈，这样就清晰了任务之间的界限，增强了系统的稳定性。

uC/OS还提供了很多的系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、块大小固定的内存的申请和释放、时间函数等，并且还支持多达255层的中断嵌套。

利用这些系统服务就能轻而易举的完成复杂逻辑的要求，从而缩短系统开发的周期，降低开发的成本。

同时uC/OS良好的可扩展性和可移植性，使其能够广泛的应用到各种架构的微处理器上。

3硬件系统设计3.1 硬件系统设计要求手持数据设备的硬件设计具有一些特殊的要求，首先手持系统一般都是采用自身携带的电池供电，对硬件设备功耗的要求十分严格，另外手持设备还需要具有一个良好的人机交互的功能，一方面要能显示各种数据的变化，令一方面也要能响应外部的人为命令。