数据采集系统的研究涉及采集数据的获取、存储、传输、处理以及控制等,是信息科学的一个重要组成部分,广泛地应用于虚拟仪器、智能仪器、信号处理等领域。USB(通用串行总线)具有体积小、支持即插即用、速度高等优点,随着USB应用领域逐渐扩大,人们希望USB能应用在各种嵌入式系统领域中,尤其是嵌入式数据采集、传输等领域中。将USB接口应用到嵌入式系统,实现USB点对点的通信,不但具有较好的理论意义,而且具有较大的实用价值。本文主要研制了嵌入式USB数据采集系统。该系统通过USB接口将USB数据采集卡(USB设备)采集的数据传输给嵌入式USB主机(USB主机)。USB数据采集卡的微控制器采用P89C58X2FN,数模转换器采用MAX1247,USB接口芯片采用PDIUSBD12。嵌入式USB主机的主控制器采用LPC2138,USB主机芯片采用ISP1160,软件基于嵌入式实时操作系统uC/OS-II 2.52。嵌入式USB主机通过USB接口读取USB数据采集卡的数据,从而实现USB接口的嵌入式应用。本文首先阐述USB通信原理、USB数据通信结构、USB设备架构、USB主机架构等理论知识。接着提出了嵌入式USB数据采集系统的整体结构,以及硬件和软件的设计思想。然后从硬件和软件两个方面介绍了USB数据采集卡和嵌入式USB主机的研制过程。USB数据采集卡的硬件设计中,微控制器与AD之间采用SPI通信,与PDIUSBD12之间通过并行口P0交换数据。USB数据采集卡的软件设计中,USB固件程序采用C语言编程,AD控制程序采用汇编语言编程和模拟SPI通信,数据采集采用中断方式,数据传输采用双缓冲区交替发送。嵌入式USB主机硬件设计中,主控制器与ISP1160之间通过并行口(16bits)交换数据。嵌入式USB主机的软件设计中,采用C语言编程,USB主机栈包含主机控制器(HCD)和USB驱动程序(USBD),USB主机通过PID(产品ID)和VID(厂商ID)识别USB数据采集卡,主机和设备之间采用批量传输类型。最后,将USB数据采集卡连接PC测试了它的采样性能,将USB数据采集卡连接嵌入式USB主机测试了USB接口通信的可靠性。测试结果表明,USB数据采集卡能够很好的完成中低频模拟电压信号的采集,嵌入式USB接口传输数据可靠性高。