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在现代工业生产以及科学研究领域中,数据采集系统的应用越来越广泛。传统的数据采集系统采集与传输速度慢、实时性差、安装麻烦、抗干扰能力弱等问题已经难以适应现在数据采集的要求。本文针对传统数据采集系统的不足,研究和讨论了一种新的数据采集系统的设计方案。系统采用综合设计的思想,结合ARM和FPGA各自的优点,以ARM微处理器为核心,FPGA为协处理器,提出了一种具有USB OTG功能的高速数据采集系统设计方案。采用各种新器件的组合方式进行系统设计可以提供新型的解决方案,改进系统的性能。ARM微处理器片内资源丰富,在顺序执行、事务处理和数据流转等方面功能强大,并且外部接口资源丰富,价格便宜。用ARM微处理器作为系统的主控制器无疑是一个很好的选择。然而单纯以ARM微处理器为核心的数据采集系统,受到微控制器执行指令时间的限制,采集的速率较低,难以适应高速数据采集的需要。因此,本系统引入FPGA器件进行高速数据采集。在数据传输方面,传统的数据采集系统主要采用基于ISA、PCI总线的A/D卡,安装麻烦、抗干扰能力差,而通用串行总线USB作为一种新型的微机总线接口规范,以其使用方便、易于扩展、速度快等优点被广泛地应用于数据采集系统中。近年来,USB2.0补充协议USB OTG(On-The-Go)技术的提出,对高速数据采集系统的研究有着重大的意义,使USB技术可以方便地应用在便携式移动设备领域中,在彻底脱离PC的情况下,实现各种不同设备或移动设备间的连接和数据交换。基于以上分析,本文提出了一种新的具有USB OTG功能的高速数据采集系统的设计方案。论文首先详细介绍了USB2.0及OTG协议与规范,然后从系统的总体架构、硬件电路的设计以及软件程序的开发等几个方面,详细讨论了系统的设计思想以及实现方案,其中,重点讨论了高速A/D转换以及USB OTG传输模块的实现。系统硬件以ARM和FPGA为核心,ARM微处理器选用Samsung公司的S3C44B0X,FPGA协处理器选用Altera公司CycloneII系列的EP2C5Q208C8。硬件部分围绕核心芯片,着重讨论了A/D转换模块、USB OTG传输模块及电源和外围电路的硬件电路设计。ARM微处理器控制整个系统的运行并且实现USB OTG功能,FPGA作为协处理器实现A/D采样控制及FIFO等。系统软件部分详细讨论了USB OTG传输模块主/从机功能的设计方案以及A/D采样控制与FIFO缓存的实现。