0 导言
USB3.0高速数据收集体系，以其5Gbps的带宽和即插即用等优胜的功用，越来越遭到人们的注重。现在常用的USB3.0通讯芯片首要有来自美国赛普拉斯(CYPRESS)公司开发的EZ USB FX3系列芯片和日本NEC公司开发的uPD720200系列芯片。二者不只都具有集成度高、功用强大、兼容USB2.0等长处，并且两个厂家都供给了功用强大的开发工具包，能极大缩短开发周期，而深受开发者喜欢。现在一些收集体系选用传统的51系列单片机为主控芯片，则不能充分发挥USB3.0的带宽，功用欠安。尽管CPLD芯片能够作业在很高的频率，但不及单片机灵敏易用，故本文选用美国TI公司最新高速的ADS7886芯片为A/D转化芯片，最新的MSP430单片机作为主控芯片，NEC公司的UPD720200作为USB3.0通讯芯片，研讨和规划了一套根据USB3.0总线的温度数据收集体系。经测验，本体系能完成高速温度数据收集。
1 体系硬件规划
体系整体结构如图1所示。温度传感器收集的信号经A/D转化芯片ADS7886转化为数字信号后，送入主控芯片MSP430，再经处理后发送到USB3.0主机接口芯片uPD720200，最终数据以5Gbps的速度送入到USB主机。
1.1 A/D模块
该模块运用美国TI公司最新高速的A/D采样芯片ADS7886。ADS7886是12位串行高速精细A/D芯片，为了进步体系的精度，咱们规划选用了REF3030芯片供给3V的基准电压。A DS7886的第3脚为模拟信号输入端口，第4脚为1MHz的作业时钟信号输入端口，第6脚为片选信号端，第5脚为模拟信号转化为数字信号后的输出端，供MSP430单片机读取。
1. 2 MSP430最小体系模块
MSP430的最小体系如图3所示，首要由MSP430单片机、晶振电路和电源构成。其间P1.4为ADC7886串行数据输入端，P2.0～P2.3用于衔接USB3.0通讯芯片uPD720200，P1.6和P1.7衔接两个LED指示灯，用来显现当时的作业状况。
1.3 USB传输模块
该模块如图4所示，咱们选用了NEC公司的uPD720200作为USB3.0通讯芯片，其彻底遵从USB3.0的通讯协议和接口标准。uPD720200的引脚U3TXDP1、U3TXDN1、U3RXDP1、U3 RXDN1别离与MSP430的引脚P2.0～P2.3衔接。
其作业原理如下：收集数据时，uPD720200收到用户的数据收集恳求后，将构成相应的操控信号，经过P2.2、P2.3下传递给MSP430;MSP430随后对ADS7886宣布收集数据的操控信号，并将ADS7886收集的数据，经过P2.0、P2.1后上传至uPD720200;uPD720200的SIE(串行接口引擎)再将数据送入指定的接纳缓冲区内，供USB上位机读取。
2 体系软件规划
体系软件的开发包含了MSP430和uPD720200的固件程序开发、uPD720200的windows驱动程序开发以及USB上位机应用程序的开发。咱们能够使用NEC公司供给的开发包，大大缩短开发周期，进步开发功率。
MSP430固件程序首要完成对A/D芯片ADS7886的操控和对uPD720200芯片的通讯，其将ADS7886芯片收集的数据传送给uPD720200。MSP430的固件开发需对相应的引脚和时序进行界说，为此咱们选用了C51言语编写，开发环境为Keil uVision4.0。uPD720200固件程序的首要功用是让其将MSP430芯片传来的数据传输到上位机，完成超高速数据传输。uPD 720200彻底符合USB3.0协议，固件程序首要为设置与操作其内部的操控寄存器。NEC公司为开发者供给了功用强大的uPD720200 SDK开发包，能够十分方便地开宣布其固件和Wind ows驱动程序。在上位机的应用程序的开发方面，NEC公司相同为用户供给了相应的操作简略、功用强大的C++编程接口库函数。咱们选用了Microsoft Visual Studio2008作为开发工具，经过相应的库函数与设备驱动程序传递数据，完成了实时数据收集功用。
3 总结
本文具体介绍了选用uPD720200为接口USB3.0芯片、MSP430为主控芯片，规划与开发了一套USB3.0温度收集传输体系。NEC公司为uPD720200供给了完好的SDK开发包，缩短了开发周期。咱们选用的MSP430系列单片机在25MHz晶体的驱动下，完成40ns的指令周期，再加上16位的数据宽度，其运算速度相对传统的51系列单片机十分快，能充分发挥USB 3.0的带宽。尽管受ADS7886芯片采样速率的影响，没有完成超速数据收集，但MSP430与uPD720200组合无疑是高速数据收集体系开发方面的一种贱价高效的优异计划。
