USB数据采集系统在自然环境中的应用与设计开发
摘要：本文介绍了一种基于USB接口的高性能数据采集系统，该系统利用USB2.0的高速传输功能，结合ARM7TDMI-STM内核的LPC2132主控芯片和AD7829模数转换器，实现了对模拟信号进行快速、精确的采集，并通过ISP1581USB接口芯片实现与PC机的快速数据传输。这种设计具有良好的抗干扰能力和灵活性，适用于通信、遥感、智能仪器仪表等领域。
关键词：ARM7；USB接口；数据采集
引言
随着技术的发展，对于数据采集需求日益增长，本文旨在探讨一种基于通用串行总线（USB）的高性能数据采集系统，并对其在自然环境中的应用进行分析。
1 系统硬件设计
该系统主要由A/D转换器AD7829、LPC2132微处理器和ISP1581 USB 2.0 接口芯片组成。通过图1可见，这个结构体现了一个典型的硬件框架，其中A/D转换后的数字量被存储并通过ISP1581发送到计算机以供进一步分析。
图1 系统硬件结构框图
工作原理描述如下：从传感器获取到的信号经过调制后进入AD7829进行8路8位模数转换，然后将数字化后的结果存储至LPC2132中，再由ISP1581将这些数字信息通过USB 2.0接口发送给计算机。在此过程中，由于ISP1581支持高速DMA，可以实现高速稳定的数据传输，同时也可以根据需要调整工作模式以适应不同速度要求[5]。
关于选用的ISP1581，它是一款具有多端点管理能力、高效率操作以及低功耗特性的设备，可以满足复杂任务下高速连续读写操作需求。此外，作为一款兼容两种工作模式（自检和返回）且具备广泛兼容性的设备，使得它成为连接各种外设的一站式解决方案[6]。
为了保证更快地完成任务,LPC2132主控芯片采用的是基于ARM7TDMI-STM内核，其拥有强大的CPU频率可以达到60MHz，以及丰富的I/O资源使得其能够有效控制整个系统运行状态。而由于单独使用LPC2132自身提供的一个8路10位A/D转换器不能满足所需之速，因此选择了外部独立使用AD7829模数转换器来提升整体性能[7]。
最后，在软件层面上，我们还需要编写固件程序来控制所有硬件元件，如启动或停止ADC转换周期，以及应用程序来处理来自硬件设备收到的原始数据。同时，还需要为这个设备编写相应驱动程序，以便用户能无缝地与它进行交互并获得所需信息[8]。
结论
本文展示了如何构建一个基于USB 2.0 的高性能数据采集系统，该系统能够在复杂自然环境下稳定地工作，同时保持良好的实时性。这项技术对于各类工业自动化监测及科学研究都有重要意义，因为它提供了一种既便捷又灵活的手段来捕捉物理世界中的变化，从而促进创新和理解。
