通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)由于具有高传输速率、即插即用和易于扩展等优点而被广泛应用于计算机外设、数字设备和仪器仪表等领域。数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)因其强大的控制与数据处理能力而在工业控制和精密仪器中应用广泛。将USB与DSP相结合是进行高速数据采集、处理与传输的理想解决方案。本文在深入研究USB总线协议的基础上,设计了以DSP主控进行数据采集和现场数据预处理、以USB进行高速数据传输、最终在主机上完成数据后处理的高速数据采集、传输和处理系统。完成了系统的软件、硬件和数据处理算法的调试。具体研究工作如下:1.深入研究了USB总线的原理与规范。掌握其电气连接特性、拓扑结构及四种传输方式在数据格式、数据包容量、总线访问限制等方面各自不同的特征。2.进行了系统硬件电路的设计与调试。以TMS320F240为DSP主控芯片,以ISP1581为USB接口芯片,充分发挥了DSP强大的控制、数据处理及大容量寻址能力和USB总线的高速快捷数据传输功能。3.编写了USB总线控制器的固件程序和基于Windows操作系统平台的驱动程序。固化在控制器中的固件代码能在上电后自动完成USB设备的配置与初始化,并提供总线工作的数据传输中断服务。基于Windows平台的驱动程序为终端上USB设备的自动检测、识别与正常工作提供支持。4.进行了主机应用程序的设计,并以超精密小孔孔径测量为背景进行了主机上数据后处理算法的研究。主机应用程序提供了友好的人机界面。DSP现场高速数据预处理功能和主机上可实现复杂算法的数据后处理功能相结合,有效提高了数据处理速度,并实现了处理结果的可视化输出。5.最后,对本课题研究内容进行了实验研究。实验结果表明,该系统运行稳定,能够实现数据的高速采集、可靠传输与处理。