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基于USB接口的數據采集系統-GSM功率測量VC++
畢業論文
目 錄
1 緒 論 1
1.1 課題背景 1
1.2 課題的主要內容 1
1.3 整體方案選擇 2
2 USB技術 4
2.1 USB總線概述 4
2.1.1 USB總線簡介 4
2.1.2 USB總線的優點 4
2.2 USB協議簡介 5
2.2.1 USB物理體系結構 5
2.2.2 USB設備邏輯結構 6
2.2.3 USB數據流模型 8
2.2.4 USB傳輸類型 9
2.2.5 USB低層通信協議 9
2.2.6 USB設備的枚舉過程 10
2.3 USB外設開發流程 11
2.3.1 所需組件 11
2.3.2 開發工具 12
3 GSM數據采集系統硬件設計 13
3.1 I2C總線技術 13
3.1.1 I2C技術概述 13
3.1.2 I2C總線技術優點 13
3.2 USB接口電路 15
3.2.1 USB控制器 15
3.2.2 PDIUSBD12的接口電路設計 16
3.2.3 PDIUSBD12端點描述及命令字 17
3.3 微控制器系統——LPC935 18
3.3.1 微控制器概述 18
3.3.2 LPC935微控制器 18
3.4 射頻監測 19
3.4.1 MAX4003的概述 19
3.4.2 MAX4003的應用 20
3.5 A/D轉換 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 接口程序設計 23
4.1 固件設計 23
4.2 驅動程序設計 27
4.2.1 設備驅動 27
4.2.2 IRP（I/O 請求分組）處理 29
4.2.3 分發例程 30
4.2.4 INF文件 30
4.3 應用程序設計 30
4.3.1 應用程序與WDM的通信 31
4.3.2 USB應用程序模塊的實現 33
4.4 用VISUAL C++實現與USB驅動程序的通信 35
4.4.1 開發工具概述 35
4.4.2 總體設計 35
4.4.3 應用程序的主要函數設計 36
5 性能測試 39
5.1手機發射功率的兩個方面 39
5.2 GSM手機發射功率 39
5.3 GSM時分特性 40
5.4 功率計算 41
5.4.1 采樣分析 41
5.4.2 功率計算的設計思想 41
5.5 性能測試 42
6 結 論 46
6.1 本課題結論 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 48
致 謝 49
基于USB接口的數據采集系統——GSM功率測量
摘要：隨著數字信號處理理論和計算機的不斷發展，數據采集與處理技術日益得到重視，本課題開發了基于USB接口的數據采集系統——GSM功率測量。該系統可用于測量手機的RF特性，不僅開發成本低，而且可以幫助手機的設計師提高產品的性能指標，增加手機的市場競爭力；幫助手機的維修商查找手機的RF故障；幫助手機的用戶了解手機的輻射指標。本文介紹了1種基于通用串行總線USB的數據采集系統設計。隨著用戶對數據采集系統要求的不斷提高,USB接口以其簡單易用、速度快而被廣大用戶所接受。
本文簡單介紹了USB接口特點及體系結構，隨后對該數據采集系統的實現在硬件和軟件兩方面都作了詳細論述。討論了基于USB控制器的GSM功率數據采集系統的實現，并以PDIUSBD12控制器為研究對象，對USB系統的驅動程序及在主機方應用程序的搭建進行了開發，通過主機方應用程序的編寫，實現了采用高級語言Ｖisual c++對USB外設進行操作。本文建立了1個基于USB總線協議的數據采集系統。它是USB總線在數據采集系統中的具體應用，具有熱插拔、傳輸速度快等優點，大大提高了通信的帶寬。通過將USB總線技術應用于本系統，為以后將此協議應用于其它數據采集系統提供了實踐經驗和技術基礎。
關鍵字：GSM; USB; 數據采集; 驅動程序
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
在移動通信迅速發展的今天，綠色手機、環保手機越來越受到設計部門、制造廠商和用戶的重視，特別是電磁兼容的問題也更加突出，因此各種體制的手機的無線射頻指標也將成為評價手機的重要部分。GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION)手機的發射功率，是關系到手機質量的關鍵指標，也是人們對手機環保的關心指標。但是用于手機射頻測試設備價格非常昂貴，如安捷倫公司和KEITHLY公司的射頻測試儀1般都要10幾萬美金，不利于小公司和手機維修商的需要。因此，開發1種經濟實用的GSM功率測試產品，可以滿足大多數手機OEM、手機維修單位的需要。本課題數據采集系統能夠測量手機的RF特性，幫助手機的設計師提高產品的性能指標，增加手機的市場競爭力；幫助手機的維修商查找手機的RF故障；幫助手機的用戶了解手機的輻射指標。
隨著數字信號處理理論和計算機的不斷發展，現代工業生產和科學技術研究都借助于數字處理方法。進行數字處理的先決條件是將所研究的對象進行數字化，因此數據采集與處理技術日益得到重視。瞬態信號檢測，軟件無線電等1些領域，更是要求高速度，高精度，高實時性的數據采集與處理技術。這些新技術的應用使我們開發低成本、實用的產品成為可能。
1.2 課題的主要內容
由于USB 的諸多優點，在傳輸距離不是問題的前提下，我們可以設計出許多具有前途的智能儀器。要做到這點并不難，我們只需在原來成熟的儀器電路中加入USB控制器就可以了。
本文討論了基于USB 接口的數據采集系統的實現，并以PDIUSBD12芯片為研究對象，對USB 系統的驅動程序及在主機方應用程序的搭建進行了開發。針對普通GSM功率采集系統存在的傳輸速度慢等問題通過引入USB 總線技術來解決。
本文主要的研究工作：
（1） USB接口數據采集系統基于PDIUSBD12芯片的硬件電路的設計。
（2） 對USB 外設在Windows 系統下的驅動進行研究，使得實現PC 可與USB 外設進行通信。
（3） 對USB 主控芯片操作進行研究。
（4） 編寫Windows 系統下的應用程序，對USB 外設進行讀取。
1.3 整體方案選擇
手機的GSM功率信號主要是在手機通話中，手機在每幀內在指定的時隙向基站發送，1般是每
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