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基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-GSM功率測(cè)量VC++
畢業(yè)論文
目 錄
1 緒 論 1
1.1 課題背景 1
1.2 課題的主要內(nèi)容 1
1.3 整體方案選擇 2
2 USB技術(shù) 4
2.1 USB總線(xiàn)概述 4
2.1.1 USB總線(xiàn)簡(jiǎn)介 4
2.1.2 USB總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) 4
2.2 USB協(xié)議簡(jiǎn)介 5
2.2.1 USB物理體系結(jié)構(gòu) 5
2.2.2 USB設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu) 6
2.2.3 USB數(shù)據(jù)流模型 8
2.2.4 USB傳輸類(lèi)型 9
2.2.5 USB低層通信協(xié)議 9
2.2.6 USB設(shè)備的枚舉過(guò)程 10
2.3 USB外設(shè)開(kāi)發(fā)流程 11
2.3.1 所需組件 11
2.3.2 開(kāi)發(fā)工具 12
3 GSM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13
3.1 I2C總線(xiàn)技術(shù) 13
3.1.1 I2C技術(shù)概述 13
3.1.2 I2C總線(xiàn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 13
3.2 USB接口電路 15
3.2.1 USB控制器 15
3.2.2 PDIUSBD12的接口電路設(shè)計(jì) 16
3.2.3 PDIUSBD12端點(diǎn)描述及命令字 17
3.3 微控制器系統(tǒng)——LPC935 18
3.3.1 微控制器概述 18
3.3.2 LPC935微控制器 18
3.4 射頻監(jiān)測(cè) 19
3.4.1 MAX4003的概述 19
3.4.2 MAX4003的應(yīng)用 20
3.5 A/D轉(zhuǎn)換 20
3.5.1 A/D概述 20
3.5.2 A/D的選擇 21
3.5.3 MAX1237概述 21
4 接口程序設(shè)計(jì) 23
4.1 固件設(shè)計(jì) 23
4.2 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 27
4.2.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 27
4.2.2 IRP（I/O 請(qǐng)求分組）處理 29
4.2.3 分發(fā)例程 30
4.2.4 INF文件 30
4.3 應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 30
4.3.1 應(yīng)用程序與WDM的通信 31
4.3.2 USB應(yīng)用程序模塊的實(shí)現(xiàn) 33
4.4 用VISUAL C++實(shí)現(xiàn)與USB驅(qū)動(dòng)程序的通信 35
4.4.1 開(kāi)發(fā)工具概述 35
4.4.2 總體設(shè)計(jì) 35
4.4.3 應(yīng)用程序的主要函數(shù)設(shè)計(jì) 36
5 性能測(cè)試 39
5.1手機(jī)發(fā)射功率的兩個(gè)方面 39
5.2 GSM手機(jī)發(fā)射功率 39
5.3 GSM時(shí)分特性 40
5.4 功率計(jì)算 41
5.4.1 采樣分析 41
5.4.2 功率計(jì)算的設(shè)計(jì)思想 41
5.5 性能測(cè)試 42
6 結(jié) 論 46
6.1 本課題結(jié)論 46
6.2 研究工作的不足 46
6.3 今后研究方向的建議 46
參考文獻(xiàn) 48
致 謝 49
基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)——GSM功率測(cè)量
摘要：隨著數(shù)字信號(hào)處理理論和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)日益得到重視，本課題開(kāi)發(fā)了基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)——GSM功率測(cè)量。該系統(tǒng)可用于測(cè)量手機(jī)的RF特性，不僅開(kāi)發(fā)成本低，而且可以幫助手機(jī)的設(shè)計(jì)師提高產(chǎn)品的性能指標(biāo)，增加手機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；幫助手機(jī)的維修商查找手機(jī)的RF故障；幫助手機(jī)的用戶(hù)了解手機(jī)的輻射指標(biāo)。本文介紹了1種基于通用串行總線(xiàn)USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的不斷提高,USB接口以其簡(jiǎn)單易用、速度快而被廣大用戶(hù)所接受。
本文簡(jiǎn)單介紹了USB接口特點(diǎn)及體系結(jié)構(gòu)，隨后對(duì)該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在硬件和軟件兩方面都作了詳細(xì)論述。討論了基于USB控制器的GSM功率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以PDIUSBD12控制器為研究對(duì)象，對(duì)USB系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序及在主機(jī)方應(yīng)用程序的搭建進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，通過(guò)主機(jī)方應(yīng)用程序的編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了采用高級(jí)語(yǔ)言Ｖisual c++對(duì)USB外設(shè)進(jìn)行操作。本文建立了1個(gè)基于USB總線(xiàn)協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它是USB總線(xiàn)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，具有熱插拔、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了通信的帶寬。通過(guò)將USB總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)，為以后將此協(xié)議應(yīng)用于其它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵字：GSM; USB; 數(shù)據(jù)采集; 驅(qū)動(dòng)程序
Data Collective System Based on USB Interface——GSM Power Measuring
Abstract:With the increasing development of the digital signal processing theoretic and the renewing of the computer,the data collective and processing technology are regarded more and more important｡This paper, based on USB data collecting theoretic, exploits the system —— GSM power measuring.That system can be used to measure RF characteristic of the mobile phone. The cost of its exploitation is low, but it can improve the capability index of the product and increase the market competition ability of the mobile phone; it can help maintenance men check the RF malfunction and help customers know the index sign of radiation that mobile phones may emit.This paper describes the design of a data collective system based on USB. With the advance of the clients requirement on data collection of a system, as a late-model interface technology, USB is well accepted by vast clients because of its simplicity and high speed.
Firstly, the features and structure system of the USB interface are introduced. Then the implementation of the data collective system in the aspects of both hardware and software is introduced in detail.The paper discuss the realization of the GSM’s data collective system based on USB controller, and take the PDIUSBD12 controller as the research object, to develop the USB system’s driver program and the application program in PC. compiling the application in host, realizes the operation of USB exterior equipments with class language Visual c++.By introducing the USB technology, we solved some problem such as the slow transfer speed in the common collective data system. The paper built a data collect system based on USB protocol. It is the application of USB in the data collective system, possessed the merits such as hot plug, high transmission speed and so on, extended the bandwidth of the communication.. Applying USB technology to this system, this paper provides practicing experience and technique foundation for this protocol applied to other data collective in future.
Keywords: Global System Of Mobile Communication; Universal Serial Bus; data collective; driver program
1 緒 論
1.1 課題背景
在移動(dòng)通信迅速發(fā)展的今天，綠色手機(jī)、環(huán)保手機(jī)越來(lái)越受到設(shè)計(jì)部門(mén)、制造廠商和用戶(hù)的重視，特別是電磁兼容的問(wèn)題也更加突出，因此各種體制的手機(jī)的無(wú)線(xiàn)射頻指標(biāo)也將成為評(píng)價(jià)手機(jī)的重要部分。GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION)手機(jī)的發(fā)射功率，是關(guān)系到手機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，也是人們對(duì)手機(jī)環(huán)保的關(guān)心指標(biāo)。但是用于手機(jī)射頻測(cè)試設(shè)備價(jià)格非常昂貴，如安捷倫公司和KEITHLY公司的射頻測(cè)試儀1般都要10幾萬(wàn)美金，不利于小公司和手機(jī)維修商的需要。因此，開(kāi)發(fā)1種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的GSM功率測(cè)試產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足大多數(shù)手機(jī)OEM、手機(jī)維修單位的需要。本課題數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠測(cè)量手機(jī)的RF特性，幫助手機(jī)的設(shè)計(jì)師提高產(chǎn)品的性能指標(biāo)，增加手機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；幫助手機(jī)的維修商查找手機(jī)的RF故障；幫助手機(jī)的用戶(hù)了解手機(jī)的輻射指標(biāo)。
隨著數(shù)字信號(hào)處理理論和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究都借助于數(shù)字處理方法。進(jìn)行數(shù)字處理的先決條件是將所研究的對(duì)象進(jìn)行數(shù)字化，因此數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)日益得到重視。瞬態(tài)信號(hào)檢測(cè)，軟件無(wú)線(xiàn)電等1些領(lǐng)域，更是要求高速度，高精度，高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)。這些新技術(shù)的應(yīng)用使我們開(kāi)發(fā)低成本、實(shí)用的產(chǎn)品成為可能。
1.2 課題的主要內(nèi)容
由于USB 的諸多優(yōu)點(diǎn)，在傳輸距離不是問(wèn)題的前提下，我們可以設(shè)計(jì)出許多具有前途的智能儀器。要做到這點(diǎn)并不難，我們只需在原來(lái)成熟的儀器電路中加入U(xiǎn)SB控制器就可以了。
本文討論了基于USB 接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以PDIUSBD12芯片為研究對(duì)象，對(duì)USB 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序及在主機(jī)方應(yīng)用程序的搭建進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。針對(duì)普通GSM功率采集系統(tǒng)存在的傳輸速度慢等問(wèn)題通過(guò)引入U(xiǎn)SB 總線(xiàn)技術(shù)來(lái)解決。
本文主要的研究工作：
（1） USB接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于PDIUSBD12芯片的硬件電路的設(shè)計(jì)。
（2） 對(duì)USB 外設(shè)在Windows 系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行研究，使得實(shí)現(xiàn)PC 可與USB 外設(shè)進(jìn)行通信。
（3） 對(duì)USB 主控芯片操作進(jìn)行研究。
（4） 編寫(xiě)Windows 系統(tǒng)下的應(yīng)用程序，對(duì)USB 外設(shè)進(jìn)行讀取。
1.3 整體方案選擇
手機(jī)的GSM功率信號(hào)主要是在手機(jī)通話(huà)中，手機(jī)在每幀內(nèi)在指定的時(shí)隙向基站發(fā)送，1般是每
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