USB(通用串行总线)技术正在迅速发展，USB协议从1.1过渡到2.0，而作为其最重要指标的设备传输速度也从1.5Mbps的低速和12Mbps的全速提高到如今的480Mbps的高速。简单来说，USB系统包括两个部分：USB主机与USB外设。目前，USB外设的技术和开发已经非常成熟，各种USB设备也是随处可见。而USB主机一般都是基于PC机。相对于PC机上的丰富资源，嵌入式系统中有限的资源给基于嵌入式系统的USB主机系统的开发带来很大难度。但嵌入式USB主机系统在数据存储和交换领域具有很好的应用前景。 本论文详细的分析了USB系统的拓扑结构和通信结构，以及USB协议的框架和设备类协议，将USB主机应用到便携式数据采集系统中来，设计成一个基于USB主机的数据采集系统。硬件部分采用Cygnal单片机C8051F021作为USB主机的CPU芯片和Cypress公司的SL811HST作为USB主机接口芯片。试验板设计简洁，集数据采集、数据传输和数据存储于一体，并且留有多个I／O口，便于进一步开发。软件部分的关键是要实现USB1.1协议Mass Storage类协议和FAT文件系统三部分，再加上单片机的数据采集程序和PC上数据分析处理的客户应用程序就构成了整个软件系统。 通过对系统的测试和调试，硬件系统完全可以符合要求；软件已经实现部分功能，可以进一步的简化和开发。整个系统具有简单，快速，使用方便等特点，有很好的应用前景。