人体信号采集系统中USB总线接口的设计

人体信号采集系统中USB总线接口的设计

一、人体信号采集系统中的USB总线接口的设计(论文文献综述)

张耀先[1](2021)在《基于USB3.0的便携示波器接口模块设计与实现》文中研究说明USB总线技术广泛应用于计算机与外围设备的通信。则基于USB接口且以计算机为工控机的示波器成为测试测量类仪器发展方向之一。而针对测试测量类仪器与计算机间的数据传输,在USB协议基础上制定了USB488协议。通过USB488接口,计算机可通过应用软件下发SCPI(程控仪器标准指令集)指令实现对仪器的程控。本课题旨在设计一种基于USB的示波器接口模块,通过此模块,仪器能受计算机下发程控指令的控制。主要工作包含如下几方面:首先采取“FPGA+USB协议芯片”的总体设计方案。选用CYUSB3014作为本设计USB协议芯片。进行接口模块硬件电路设计与FPGA逻辑设计。设计接口模块电路原理图;设计FPGA逻辑代码,实现对CYUSB3014中GPIF II接口的读写时序控制,实现对自定义指令的解析。其次是USB协议芯片固件程序设计与USB488接口的实现。将USB协议芯片中GPIF II接口配置为从FIFO接口模式以接受FPGA的读写控制,芯片中设置手动DMA通道,用于缓存及处理计算机与仪器间通信数据。根据USBTMC协议基于USB协议芯片实现USB488接口。再次是设计适用于本型号示波器的SCPI指令集及指令解析程序。在USB协议芯片中采用二叉链表的方式分层级存储指令集。采用前序遍历方式匹配并访问指令结点,依据结点编码值调用指令处理函数实现特定操作。最后设计PC端应用软件。应用软件通过下发SCPI指令对仪器进行程控;接收并处理仪器上传的采样数据与仪器状态信息,并将采样数据转换成波形形式显示于软件界面。测试与验证结果表明,本课题的接口模块实现了计算机与仪器间的高速数据传输;通过USB488接口,计算机应用软件可向仪器下发SCPI程控指令;接口模块可对SCPI指令正确解析并调用函数执行操作;应用软件可正常接收与处理仪器上传数据。

曹雪彦[2](2020)在《基于ZYNQ的PET数据采集与处理系统设计》文中研究说明正电子发射断层扫描(PET)技术近年来发展迅速,在医疗诊断上有着广泛的应用前景。PET数据采集和符合处理技术是PET的关键技术之一。由于3D扫描成像的符合数据量远远高于2D扫描成像的符合数据量,因此,研发出一套具有高传输速率、高通用性以及高稳定性的PET数据采集系统,将对PET系统整体性能的提升起到极大的推动作用。近年来,随着嵌入式系统的发展,可编程片上系统可将整个系统制作在一个芯片上,并采用软件与硬件协同的方法,使FPGA上的硬件设计与ARM上的软件设计具有交互性,以至于嵌入式开发更高效。本文利用了Xilinx公司Zynq-7000系列全可编程片上系统,ARM+FPGA的新型架构为设计平台,研究实现了PET数据采集系统。同时,对PET数据采集系统传输到上位机的符合数据进行处理。在本文中,所研究的主要工作内容如下:(1)搭建了基于ZYNQ的PET数据采集系统。该系统利用ZYNQ开发版软硬件均可编程的特性和丰富的IP核实现了数据缓存、符合板通讯以及机床控制等功能;整个系统采用Zynq-7020芯片作为控制核心,采用SDK进行软件开发,设置DMA数据传输、时钟计时、GPIO对符合板的控制、串口与机床的通讯等。在该平台上搭建PET数据采集系统,不仅提高了PET数据采集系统的速度,还使整个PET系统更加小型化、成本更加低廉。(2)搭建了PET采集界面。该界面在VS2010平台上设计,用于对PET采集系统硬件电路的控制与调试。主要实现响应用户操作命令,将命令通过光纤传输至采集系统硬件控制电路,然后收集硬件电路产生的批量数据,并对数据进行处理。主要包括实现软硬件之间的通信、硬件系统参数配置与工作控制、接收采集系统的数据、对数据进行处理并作相应的图形显示等功能。(3)PET中符合通道时间偏差测试与校正。通过测量时钟通讯控制板符合通道的时钟信号,发现时钟信号存在固有时间偏差,根据时间偏差值调整时钟线的长度降低符合通道的时间偏差完成时间校正。实验数据显示此方法一方面可以得到理想的符合时间谱,另一方面可以快速、有效地测试出PET符合探测系统的时间偏差。(4)PET符合时间谱特性。通过调整时钟线的长度完成时间校正,将此方法应用于PET测试系统。在该系统上分别用11.1×107Bq氟代脱氧葡萄糖(FDG)和68Ge棒源放射物获得两组符合数据,通过处理符合数据研究PET系统符合通道时间差异性。统计符合事件的时间差值形成符合范围内的两个探测器单元Bucket A与Bucket B的时间谱、PET系统真实时间谱和理想时间谱、归一化后的PET系统时间谱,根据时间谱一方面可以直观地观察出探测器间形成的正常和不正常时间谱,另一方面可以快速的获得PET符合通道时间差异性和符合事件的统计分布性。

卜凡[3](2020)在《泥石流运动模型多点同步采集系统设计》文中研究表明泥石流作为一种地质灾害对人类和自然带来的危害越来越不容忽视。泥石流的防治措施之一是修建泥石流的防治堤坝,所以在实际应用中堤坝的设计参数起到了至关重要的作用。这些防治堤坝的修筑高度和形状均与泥石流冲击过程中泥浆对斜坡产生的压力有关,而这个压力取决于泥浆最高点与斜坡产生的相对高度。采集泥石流运动过程中的高度数据需要一个多点同步数据采集系统。本文主要研究的是基于FPGA泥石流运动模型中的多点同步信息采集系统的设计。首先在数据采集技术背景下,给出设计的整体框架图,对系统的各个模块进行分析,体现各个模块的设计要求和作用;其次对系统的硬件部分和软件部分进行说明,最后进行系统的数据采集测试。取得的成果主要有如下几个方面:(1)建立泥石流模型,利用激光测距传感器VL53L1X实现了不同介质的高速运动泥石流(模型中)的100个点在下滑过程中的高度数据的采集实验,提出了采集方案。(2)采用模块化的方法设计了系统的硬件部分。在信号的前端调理部分设计了衰减电路、滤波电路、放大电路等。在信号处理部分采用AD7909模块进行级联,将采集到的数据由模拟信号转变为数字信号,实现了对数据的同步采集。(3)将FPGA与USB技术结合,将采集到的数据通过CY7C68013A接口与上位机进行数据传输,采用Slave FIFO异步工作模式,实现对数据的缓存。(4)结合现存滤波算法提出一种适用于本实验的新型滤波算法,使得采集到的数据更加平整,提高了实验结果的采集精度。(5)在泥石流模型数据采集的环境下通过上位机的winform框架,按照时间顺序对模拟泥石流下滑过程中与实验斜坡的相对距离进行时域曲线的还原,得出不同介质的泥石流在运动过程中的峰值会发生迁移的结果。设计完成的多点同步数据采集系统在静态环境下的采集参数符合相关指标要求,经过多次不同介质泥浆配比进行模拟实验测试,测得的数据有较高的精度,系统同步性能较好,可供今后泥石流防治过程中模拟实验研究需要。

王航[4](2020)在《基于FPGA的CAN-USB数据交互系统设计》文中进行了进一步梳理电子计算机断层扫描设备,即CT,是当前探测人体疾病的医疗诊断手段之一。CT机内部的工作环境复杂,且要求保证绝对的安全稳定,为了使各个功能单元进行协同工作,通常选用FPGA作为电子系统的控制器。CAN总线由于安全,稳定,可抑制电磁干扰的特性,成为了CT中所采用的通信总线。在CT设计的过程中,出于调试需要,各个核心功能单元的控制参数需要经常通过CAN总线进行调整。若每次调整都修改FPGA代码中CAN总线节点配置报文,而后重新烧录FPGA,则调试效率极低。故针对于工程的实际需要,本文设计了一种基于FPGA的CAN-USB数据交互系统,可以快速高效的调整功能单元参数,提高CT的调试效率。本文的主要研究工作如下:一、基于FPGA设计了CAN总线控制器。本文参考前人对CAN总线控制器功能的解析,采用新型的结构和设计方式,对其进行了大量改进,并成功在FPGA上将新型CAN总线控制器实现,减少了FPGA资源的占用,增强了通信性能。二、基于选用的USB总线控制器进行了固件设计,和FPGA侧控制逻辑设计。本文在USB设计中选用了了Cypress公司的USB控制器CY7C68013,并在Cypress公司提供的开发框架下根据实际工程需要对其进行了二次开发,使其基本满足了需求。FPGA中设计了USB控制器的控制逻辑,以实现FPGA与CY7C68013间进行数据交互。三、基于硬件平台设计了CAN-USB数据交互系统。该部分在硬件上包括FPGA核心板与地板。FPGA控制逻辑上包括CAN交互单元设计,USB交互单元设计,CAN-USB数据交互模块设计。三个部分互相包含与调用,用来实现两种不同通信协议的数据交互。经过硬件平台的测试,本文所设计的CAN-USB数据交互系统功能正常,数据传输较为稳定,且连续传输状态下误码率降低到了0.03%,满足CT调试过程中误码率0.05%的要求。除此以外,本设计的集成度与模块化程度更高,代码逻辑结构清晰明了,可移植性较强,修改修改约束文件便可移植到其他设计之中。

段晨昊[5](2019)在《基于FPGA的USB2.0实时数据监听技术的研究》文中研究表明USB是一种便捷的,点对点的数据传输方式,但该协议不支持三个设备间的数据传输。若需要实现对USB 2.0总线上数据的实时监听和采集功能,需要开发一个特定的设备或系统来完成这个任务。目前市场上出售的USB协议分析仪可以实现基于计算机的数据监听和分析功能。不过,本项目组正在进行的实验项目中,要求数据的监听和采集要在一个FPGA系统中完成,USB协议分析仪不能应用于该项目。所以,本文将对基于FPGA的USB 2.0实时数据监听技术进行研究,并构建一个实验系统。该系统不依赖于计算机,完成USB 2.0总线数据的监听采集的同时,还能满足便携性,扩展性等要求。本文的主要工作分为USB 2.0数据监听技术研究、实验系统设计和验证三大部分。在监听技术研究方面,深入分析了UTMI+和ULPI协议,提出了一个全新的以FPGA为核心的USB 2.0实时数据监听技术方案,即通过FPGA控制两个独立的ULPI外围模块,把系统接入到USB总线中,进行USB 2.0数据的监听和采集。系统设计方面包括:设计和搭建硬件实验平台,以及使用HDL语言完成所有FPGA逻辑功能模块的设计。硬件实验平台以FPGA开发板为核心,外部扩展两个相互独立的ULPI外围模块,得到两个分别独立的USB 2.0接口。FPGA逻辑设计方面,整个系统包括了两个ULPI数据收发与控制模块,一个FPGA信号处理和协调模块,一个数据暂存模块和一个数据转发模块。其中的ULPI数据收发和控制模块为FPGA逻辑设计的核心,由UTMI+软核再封装得到。验证方面包括:硬件实验平台的上电实验,验证硬件平台能够正常工作;分别验证ULPI数据收发和控制模块、FPGA信号处理和协调模块、数据暂存模块和数据转发模块的功能完整性,其中除了ULPI数据收发和控制模块(ULPI核)存在一些缺点,其他模块都能正常工作;进一步验证分析ULPI核中各个功能模块,设计的封装模块均能够完成相对应的功能;连通整个系统,验证系统功能的完整性。

邱健[6](2018)在《基于虚拟仪器技术的数据采集与分析系统设计》文中进行了进一步梳理在实验教学、电子测量等领域中,传统的测试仪器往往伴随采购成本较高、设备维护和技术更新耗时耗力等诸多问题,导致领域内出现测试仪器数量紧缺、技术落后的状况。虚拟仪器的出现有效改变了这种现状,将其应用于实验教学、电子测量等领域将会凸显经济实用性,通过对软件的升级,能有效改变测试手段和提高测试效率。本文基于虚拟仪器技术设计了一套高性价比的数据采集与分析系统,其功能涵盖了实验教学、电子测量等领域中价格高昂的示波器、信号发生器、频谱分析仪。本文的工作要点如下:(1)下位机选用ST公司最新推出的高性价比嵌入式微处理器芯片STM32F407,可以实现多路信号的高速AD采集,并且内嵌USB模块,支持USB 2.0数据传输协议。根据STM32F407内嵌USB模块的特点进行程序开发,包括运行在STM32F407中的固件程序、运行在PC机上的驱动程序及调试应用程序开发。固件程序开发使用了 ST公司提供的USB驱动库,PC机驱动程序使用LibUSB工具包开发。(2)上位机软件平台选用一种新型的图形用户界面开发方式MATLAB GUI,具有操作简便、可视化能力强、信号处理能力强等特点。针对MATLAB GUI开发平台,研究不同控件的属性和实现方法,完成主界面、显示区、信号生成和存储、时域和频域分析等程序设计。(3)设计能被MATLAB调用的C-MEX程序,实现在MATLAB中获取USB接口上传的数据,并将获得数据由GUI界面显示。(4)研究解决不同GUI间数据传递的问题,实现多个GUI界面同时运行和数据共享的功能,最终完成软件的打包封装。

肖博[7](2012)在《人体下肢运动信息采集系统设计》文中研究说明下肢康复机器人是把机器人技术与下肢康复训练技术结合起来的用于对偏瘫、下肢有运动障碍的病人进行康复训练的康复医疗设备。为达到康复训练的目的,康复机器人的步态和姿态控制都需要一些必要的运动及力学参数,而人体下肢各关节运动信息是反映人体步态运动状态最直接的运动学参数。为了获得比较接近人体下肢运动规律的信息,以满足有高相容性要求、贴切人体运动规律的下肢康复机器人的设计与研究,提出一种针对人体下肢关节运动信息的多通道数据采集方案,基于FPGA技术、USB2.0接口技术以及LabVIEW技术,设计出一套高性能、低功耗、多通道、易扩展的数据采集系统,简称为人体下肢运动信息采集系统。该系统主要包括机械系统和数据采集系统两大部分,首先被测试者通过穿戴的方式使人体下肢与机械系统匹配相连,然后机械系统通过传感器(光电角度编码器)将其与数据采集系统连接为一体,最终实现被测试者下肢运动信息的采集与处理。机械系统包括下肢随动机构、减重装置和运动平板。其中,下肢随动机构是机械系统的设计重点,采用髋部二个自由度,膝部关节一个自由度,双下肢共六个转动自由度的构型方案,实现了人体髋关节屈伸和收展运动以及膝关节的屈伸运动,同时研制了系统样机并进行了实验分析。数据采集系统可分为两大部分:以编码器和FPGA为核心的数据采集与处理部分;以USB接口芯片和PC机为核心的数据传输与存储部分。详细介绍了FPGA核心模块和USB通信模块的软件设计与硬件实现,给出了系统测试和实验分析结果。采用混合模式的工程设计方法,高效地实现了FPGA程序的设计。保证系统可靠性的同时大大的缩短了研制周期。经实验证明,该系统可实现多路信息的同步采集与处理和数据的实时显示与存储的功能,具有高性能、低功耗、多通道、易扩展的特点,可为下肢康复机器人的设计与研制提供一个比较稳定的数据分析与处理的实验平台,可获得比较贴近人体运动状态的基础性数据。

陈伟杰[8](2011)在《基于USB总线的便携式心电监护仪的研究》文中研究说明动态心电监护仪能够记录病人日常生活、工作、活动条件下的心电变化,采集到早期的潜在心脏疾病的心电信号,使心脏病的早期诊断成为可能。而且动态心电图还是常规心电图的必要补充,是医生诊断心脏疾病的重要依据。因此动态心电监护仪具有很大的发展前景。另外在现今USB总线接口技术凭借其体积小、即插即用、使用简便灵活等特点被广泛应用于PC机领域。但在嵌入式系统中,由于USB设备无法脱离PC机而独立工作,在应用上受到了很大的限制。但是随着各种功能强大的USB主机芯片的出现,这一问题也会得到很快的解决。因此动态心电监护仪和USB接口技术的结合将成为一种必然的趋势。本文介绍了一种基于USB总线的便携式心电监护系统。该系统以C8051F340微处理器为控制核心。以SL811HS为USB主接口芯片。并在这些硬件的基础上设计了与U盘进行通讯所需的USB主机协议栈、USB Mass Storage类协议框架和FAT文件系统。从而使得该系统可以通过USB主接口将采集到的心电信号及时的存入U盘当中。另外该心电监护仪还可以通过USB总线向计算机传送实时心电数据,并且心电信号采集电路还具有输入阻抗高、导联可调选、滤波功能全、电路功耗低等特点,非常适合应用于便携式心电监护系统。

孟伟[9](2010)在《基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪的研制》文中研究说明失眠、打鼾、睡眠呼吸暂停综合症已成为影响当代人精神与身体健康的重要因素。采集睡眠期的人体生理信号进行分析,从而了解睡眠的过程,是研究如何提高睡眠质量的重要方向。睡眠监测作为睡眠研究的关键技术,在睡眠医学领域有着广泛的应用前景,成为21世纪生命科学领域新的研究热点。针对目前睡眠监测只能在医院进行的弊端,本文开发了基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪,可以方便的记录患者在睡眠过程中的心电、脉搏、眼动、血氧、肌电、鼾声、口鼻气流、腹运动、胸运动等各项生理参数。利用小波变换技术,获得准确的脉搏波传导时间,并对各种生理参数进行融合分析,对睡眠全过程进行科学表达和客观评估,有利于多种类型睡眠障碍的诊断。在设计中,微功耗和体积是本方案设计的重要考虑因素。系统硬件由C8051F341型单片机、液晶显示模块、存储模块、传感器模块、采集放大模块、滤波模块组成。基于C8051F341单片机的特点,利用其10位AD转换器采集9路睡眠生理信号。因为C8051F341自带USB控制器,所以USB接口的硬件电路设计简单,可实现监测仪和计算机的快速数据传输。采用这种硬件设计方案,其成本大大低于目前使用较多的插入式数据采集卡,充分发挥单片机性能优越、使用灵活的特点,并具有USB设备即插即用、热插拔的优点,固件程序设计均用单片机C51语言开发。医院测试表明,基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪能准确采集、存储信息,实现了低成本、高可靠性的多通道数据采集。医生可通过监测仪的USB接口将数据转入计算机中,利用分析软件,进行睡眠呼吸暂停综合症的研究、诊断和治疗工作。

胡智强[10](2008)在《基于USB2.0的光纤偏振OCT系统高速图像采集接口设计》文中研究表明OCT(Optical Coherence Tomography,光学相干层析技术)是一种基于白光干涉技术的新型光学成像技术。OCT技术以其无损伤、非介入、高分辨率等特性满足了医学技术发展的要求。随着OCT成像技术在眼球、皮肤、胃肠以及心血管等生物组织上的成功应用,它逐渐得到了医学界的认可。OCT系统主要由测量光路、信号处理模块、同步控制FPGA、图像采集接口四部分组成。图像采集接口完成图像数据的传输与显示。USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)是近年来广泛应用的接口技术,它具备支持热插拔、传输速度快且稳定、低能耗等优势。目前USB2.0协议标准,规定USB总线的传输速率提高到480Mbps,满足了批量数据传输速度要求,为计算机与外设的高速数据交换提供了一种简单快速的实现方法。本文完成的主要工作如下:1、基于CYPRESS公司推出的新型USB2.0设备芯片EZ-USB FX2LP的功能及特点,制定合适的数据传输方案,并设计完成了USB2.0高速硬件电路。2、基于厂商提供的USB设备固件框架,编写了设备固件程序,并在Keil CμVision2的环境下对程序进行了调试和编译;深入剖析了WDM驱动模型,以及影响USB速度的因素,在Windows DDK环境下编译USB功能驱动程序和固件下载驱动程序;在VC++6.0环境下开发了OCT图像采集客户端程序。3、分析了光纤偏振OCT的结构组成,以及各个部分对系统性能的影响。剖析了在FPGA控制下信号的传输流程,定义了图像数据在FPGA与USB2.0接口之间的传输协议,将OCT系统采集部分与图像传输接口有机结合。4、利用现场可编程器件(FPGA)作为控制核心,模拟数据源控制USB接口电路进行数据传输测试,验证系统的稳定性和可靠性。此外,在偏振OCT系统中,利用USB2.0接口采集了多层玻片图像,在异步模式下达到了8MB/s的传输速度。

二、人体信号采集系统中的USB总线接口的设计(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、人体信号采集系统中的USB总线接口的设计(论文提纲范文)

(1)基于USB3.0的便携示波器接口模块设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状与发展态势
        1.2.1 便携式示波器研究现状与发展态势
        1.2.2 USB协议研究现状与发展态势
    1.3 本文的主要内容及章节安排
第二章 接口模块硬件设计
    2.1 总体方案设计
        2.1.1 总体需求分析
        2.1.2 接口模块方案设计
    2.2 硬件电路设计
        2.2.1 USB控制器外设接口电路设计
        2.2.2 USB控制器电源电路设计
    2.3 逻辑功能设计
        2.3.1 接口控制逻辑设计
        2.3.2 指令解析功能设计
        2.3.3 时钟与复位方案设计
    2.4 本章小结
第三章 接口固件程序设计
    3.1 固件方案总体设计
    3.2 固件程序的开发
        3.2.1 从设备FIFO接口设计
        3.2.2 DMA通道设计
    3.3 USBTMC协议实现
        3.3.1 USB描述符
        3.3.2 USB设备枚举
    3.4 本章小结
第四章 模块的仪器控制软件设计
    4.1 SCPI指令集分析
    4.2 专用SCPI指令集设计
        4.2.1 通道指令子系统
        4.2.2 测量指令子系统
        4.2.3 采样指令子系统
        4.2.4 触发指令子系统
    4.3 SCPI指令存储与解析方案设计
        4.3.1 SCPI指令存储方案设计
        4.3.2 SCPI指令解析程序设计
    4.4 本章小结
第五章 上位机应用软件设计
    5.1 软件方案设计
        5.1.1 软件设计选用平台及工具
        5.1.2 软件功能分析与工作流程设计
    5.2 软件用户界面设计
    5.3 关键功能模块设计
        5.3.1 数据收发模块设计
        5.3.2 数据处理模块设计
    5.4 本章小结
第六章 功能验证与测试
    6.1 硬件平台功能验证
    6.2 USBTMC平台识别与功能测试
    6.3 专用SCPI指令系统测试
    6.4 上位机应用软件测试
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 后期展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果

(2)基于ZYNQ的PET数据采集与处理系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 PET数据采集系统的发展现状
        1.2.2 符合通道时间对齐性
    1.3 本文主要内容及章节安排
2 PET系统成像原理概括
    2.1 PET系统成像的基本原理
        2.1.1 正电子的产生与湮灭
        2.1.2 PET中的放射性核素
        2.1.3 γ光子与物质的相互作用
        2.1.4 符合事件类型
    2.2 PET系统成像的基本结构
        2.2.1 探测器模块
        2.2.2 前端电子模块
        2.2.3 数据采集系统模块
        2.2.4 软件重建模块
        2.2.5 探测器性能测试的符合谱
    2.3 本章小结
3 PET数据采集系统设计与实现
    3.1 ZYNQ-7000系列芯片
        3.1.1 处理器系统(PS)
        3.1.2 可编程逻辑(PL)
    3.2 ZYNQ AXI
        3.2.1 AXI总线
        3.2.2 AXI接口
        3.2.3 AXI协议
    3.3 中断
    3.4 FIFO IP核
    3.5 DMA数据传输
        3.5.1 DMA的介绍
        3.5.2 DMA配置
        3.5.3 DMA数据传输的设计
    3.6 GPIO IP核
        3.6.1 GPIO介绍
        3.6.2 GPIO对系统控制的设计
    3.7 PET数据采集系统平台搭建
    3.8 PET数据采集系统测试
    3.9 本章小结
4 PET数据采集界面设计与数据处理
    4.1 上位机与下位机之间的通信
        4.1.1 串口通讯
        4.1.2 TCP/IP通讯
        4.1.3 USB通讯
    4.2 PET数据采集界面设计
    4.3 PET符合通道时间偏差测试
        4.3.1 符合测试系统硬件设计
        4.3.2 符合系统数据获取
    4.4 PET符合通道时间校正
    4.5 实验数据与讨论
    4.6 本章小结
5 PET系统符合时间谱特性
    5.1 PET测试系统设计
        5.1.1 符合测试系统硬件设计
        5.1.2 两种PET测试方法
    5.2 符合数据处理方法
        5.2.1 两个探测器单元的符合时间谱
        5.2.2 PET系统符合时间谱
        5.2.3 PET系统符合时间谱归一化处理
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果
致谢

(3)泥石流运动模型多点同步采集系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 数据采集系统发展历程及研究动态
    1.3 课题研究的来源和主要内容
    1.4 论文结构安排
    1.5 本章小结
第2章 系统总体方案设计及相关技术
    2.1 系统设计目标
        2.1.1 采集指标要求
        2.1.2 实验目的
    2.2 系统总体框架设计
        2.2.1 数据采集模块部分分析
        2.2.2 数据处理模块部分分析
        2.2.3 数据分析模块部分分析
    2.3 信号采集相关理论及技术
        2.3.1 信号采集理论
        2.3.2 FPGA技术
        2.3.3 USB总线技术
        2.3.4 I2C总线协议
    2.4 本章小结
第3章 系统硬件设计
    3.1 数据采集模块硬件设计
        3.1.1 .传感器采集模块
        3.1.2 电源设计
        3.1.3 衰减电路
        3.1.4 滤波电路
        3.1.5 放大电路
        3.1.6 A/D转换电路
    3.2 数据处理模块硬件设计
        3.2.1 采集数据存储设计
        3.2.2 数据传输模块设计
        3.2.3 FPGA最小系统
    3.3 数据采集系统PCB板抗干扰设计
    3.4 本章小结
第4章 系统软件设计
    4.1 FPGA控制逻辑设计
        4.1.1 程控增益模块逻辑设计
        4.1.2 模数转换器AD7609控制逻辑设计
        4.1.3 激光传感器数据传输逻辑设计
    4.2 USB接口逻辑设计
        4.2.1 异步Slave FIFO的写时序
        4.2.2 异步Slave FIFO的读时序
    4.3 系统上位机程序设计
        4.3.1 固件程序设计
        4.3.2 驱动程序设计
        4.3.3 上位机程序设计
    4.4 本章小结
第5章 系统调试与实现
    5.1 数据采集结果
        5.1.1 实验数据拟合
        5.1.2 泥石流模实验的信息采集结果
    5.2 数据滤波结果
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果

(4)基于FPGA的CAN-USB数据交互系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 .论文的研究背景与意义
    1.2 .国内外研究现状
        1.2.1 .CAN总线的研究现状
        1.2.2 .USB总线的研究现状
        1.2.3 .CAN-USB数据交互系统的研究现状
    1.3 .论文的主要内容
        1.3.1 .CAN-USB数据交互系统的组成
        1.3.2 .论文结构
第2章 CAN总线和USB总线的特性分析
    2.1 .CAN通信协议介绍
        2.1.1 .CAN总线物理层介绍
        2.1.2 .CAN总线协议层介绍
    2.2 .CAN总线控制器的组成
    2.3 .USB通信协议介绍
        2.3.1 .USB总线物理层介绍
        2.3.2 .USB总线协议层介绍
    2.4 .USB总线控制器CY7C68013 介绍
第3章 基于FPGA的 CAN总线控制器设计与测试
    3.1 .CAN总线控制器各模块的设计
        3.1.1 .寄存器处理模块设计
        3.1.2 .位时序逻辑控制模块的设计
        3.1.3 .位流处理器逻辑控制模块的设计
    3.2 .CAN总线控制器的新型设计
        3.2.1 .CAN总线控制器结构的设计
        3.2.2 .CAN总线控制器的控制逻辑设计
    3.3 .测试分析
        3.3.1 .FPGA的占用资源比较
        3.3.2 .CAN总线控制器性能比较
第4章 基于FPGA与 CY7C68013的USB控制逻辑的设计
    4.1 .基于CY7C68013 的固件设计
        4.1.1 .CY7C68013 配置的接口函数说明
        4.1.2 .CY7C68013 配置的寄存器说明
        4.1.3 .CY7C68013 的固件程序设计
    4.2 .CY7C68013 控制逻辑设计
    4.3 .测试分析
        4.3.1 .CY7C68013 固件烧录的测试
        4.3.2 .FPGA对 USB总线控制逻辑的测试
第5章 基于FPGA的 CAN-USB数据交互模块与系统集成测试
    5.1 .硬件电路设计
    5.2 .CAN-USB数据交互模块设计
        5.2.1 .CAN交互单元
        5.2.2 .USB交互单元
        5.2.3 .CAN-USB数据交互模块设计
        5.2.4 .CAN-USB数据交互模块纠错机制
        5.2.5 .系统集成测试分析
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(5)基于FPGA的USB2.0实时数据监听技术的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外发展概况
        1.2.1 USB2.0 总线协议的发展概况
        1.2.2 FPGA技术的发展概况
        1.2.3 USB总线协议分析仪发展概况
        1.2.4 基于FPGA的 USB实时数据监听技术研究现状
    1.3 课题研究意义
    1.4 论文的主要工作和结构安排
第2章 USB总线协议和ULPI协议概要
    2.1 USB2.0 总线协议介绍
        2.1.1 USB总线的拓扑结构
        2.1.2 USB主机
        2.1.3 USB设备
        2.1.4 USB集线器
    2.2 USB数据流模型
    2.3 USB的四种数据传输类型
        2.3.1 控制传输
        2.3.2 块传输
        2.3.3 中断传输
        2.3.4 同步传输
    2.4 ULPI协议和UTMI协议规范
        2.4.1 UTMI协议规范
        2.4.2 ULPI协议规范
        2.4.3 封装UTMI+为ULPI
    2.5 本章小结
第3章 硬件实验平台的搭建
    3.1 硬件实验平台搭建思路
    3.2 FPGA芯片及开发板选型
    3.3 外接ULPI PHY介绍及选择
    3.4 实验平台搭建
    3.5 硬件实验平台测试
        3.5.1 FPGA开发板测试
        3.5.2 两块ULPI外围模块的功能验证
    3.6 本章小结
第4章 FPGA逻辑设计
    4.1 系统逻辑结构的总体设计
    4.2 UTMI+核的分析和应用
        4.2.1 时钟要求
        4.2.2 存储接口和仲裁
        4.2.3 协议层
        4.2.4 其他功能模块
    4.3 符合ULPI协议的封装设计
        4.3.1 ULPI-UTMI转换
        4.3.2 ULPI检测逻辑
        4.3.3 ULPI接口多路选择器
        4.3.4 ULPI封装的工作原理
    4.4 DDR3 控制模块
    4.5 WISHBONE结构及IP核之间的连接
        4.5.1 结构特点以及优势
        4.5.2 WISHBONE结构的最小信号数量及定义
    4.6 片上系统的时钟
    4.7 程序的层次结构
    4.8 本章小结
第5章 系统调试
    5.1 系统调试工具和平台
        5.1.1 ModelSim
        5.1.2 ChipScope
        5.1.3 示波器
        5.1.4 PlanAhead
    5.2 系统调试流程
    5.3 ULPI核的功能验证
    5.4 系统与计算机连接的调试
    5.5 讨论
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间学术成果
附录B 运行结果波形图

(6)基于虚拟仪器技术的数据采集与分析系统设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状及展望
    1.3 课题研究主要内容及结构安排
2 虚拟仪器相关技术
    2.1 虚拟仪器技术
    2.2 USB技术简介
3 数据采集与分析系统总体设计
    3.1 系统整体设计及结构组成
    3.2 系统总线设计方案
    3.3 系统硬件组成
    3.4 人机交互软件设计流程
    3.5 本章小结
4 数据采集及通信模块设计
    4.1 数据采集模块
    4.2 USB通信模块设计
    4.3 本章小结
5 人机交互软件设计
    5.1 软件开发平台—MATLAB GUI
    5.2 软件功能设计
    5.3 关键问题解决
    5.4 本章小结
6 系统测试
    6.1 系统综合测试
    6.2 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的荣誉及成果

(7)人体下肢运动信息采集系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 外骨骼系统
        1.2.2 下肢康复机器人
        1.2.3 信息采集系统
        1.2.4 可编程逻辑器件
        1.2.5 USB技术
    1.3 研究内容与章节安排
第2章 系统总体设计
    2.1 系统总体方案
    2.2 机械系统设计
        2.2.1 系统结构
        2.2.2 工作原理
    2.3 采集系统设计
        2.3.1 系统结构
        2.3.2 工作原理
    2.4 本章小结
第3章 编码器模块设计
    3.1 光电编码器概述
    3.2 光电编码器选型
    3.3 编码器接口模块设计
        3.3.1 接口模块设计方案
        3.3.2 光电耦合器的选型
        3.3.3 接口模块电路设计
        3.3.4 接口模块PCB设计
    3.4 本章小结
第4章 数据采集模块设计
    4.1 FPGA技术概述
        4.1.1 FPGA的基本结构
        4.1.2 FPGA的开发流程
    4.2 FPGA芯片介绍
        4.2.1 芯片概述
        4.2.2 芯片选型
    4.3 FPGA模块硬件设计
        4.3.1 FPGA管脚设计
        4.3.2 电源电路设计
        4.3.3 复位电路设计
        4.3.4 时钟电路设计
        4.3.5 按键与LED电路设计
        4.3.6 FPGA配置电路设计
    4.4 FPGA程序设计
        4.4.1 FPGA程序设计概述
        4.4.2 FPGA程序总体设计
        4.4.3 寄存器模块设计
        4.4.4 多路选择模块设计
        4.4.5 多路选择控制模块
        4.4.6 译码模块设计
        4.4.7 FIFO缓存模块设计
        4.4.8 FIFO控制模块设计
        4.4.9 时钟模块设计
        4.4.10 USB控制模块设计
    4.5 本章小结
第5章 数据传输模块设计
    5.1 USB技术概述
        5.1.1 USB总线特点
        5.1.2 USB系统的分层结构
        5.1.3 USB的电气及机械特性
        5.1.4 USB的开发流程
    5.2 USB模块硬件设计
        5.2.1 接口芯片的选型
        5.2.2 芯片的端点模式
        5.2.3 芯片的接口模式
        5.2.4 Slave FIFO模式
        5.2.5 USB硬件电路设计
    5.3 USB模块软件设计
    5.4 芯片固件程序设计
        5.4.1 固件功能
        5.4.2 固件框架
        5.4.3 固件设计
    5.5 设备驱动程序设计
        5.5.1 设备驱动简介
        5.5.2 驱动程序设计
    5.6 主机应用程序设计
    5.7 PC机模块的设计
    5.8 本章小结
第6章 调试与实验
    6.1 系统调试
    6.2 实验验证
    6.3 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢

(8)基于USB总线的便携式心电监护仪的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1-1 引言
    §1-2 动态心电监护仪的发展及现状
    §1-3 选题的意义
    §1-4 本文的主要研究内容
第二章 动态心电监护仪的整体设计
    §2-1 动态心电监护仪的硬件组成
    §2-2 心电监护系统主要芯片的选型
        2-2-1 单片机的选型
        2-2-2 USB 主机芯片的选型
    §2-3 监护仪软件系统的设计
    §2-4 本章小结
第三章 心电信号采集电路的设计
    §3-1 心电信号的产生和含义
    §3-2 心电信号采集电路的设计
        3-2-1 缓冲输入端的设计
        3-2-2 导联选择电路的设计
        3-2-3 前置放大器的设计
        3-2-4 带通滤波器的设计
        3-2-5 50Hz 陷波器的设计
        3-2-6 后置放大器的设计
    §3-3 本章小结
第四章 基于 C8051F340 单片机的通讯接口设计
    §4-1 监护仪主控程序的设计
        4-1-1 心电导联的选择
        4-1-2 心电信号的A/D 转换
        4-1-3 心电数据的预处理
        4-1-4 心电监护仪显示屏的设计
    §4-2 与PC 机通讯的USB 从接口的设计
        4-2-1 USB 通讯格式的介绍
        4-2-2 USB 从接口的固件设计
    §4-3 与U 盘通讯的USB 主接口的设计
        4-3-1 FAT 文件系统的介绍
        4-3-2 USB 主机口的硬件设计
        4-3-3 USB 主机口的软件设计
    §4-4 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读学士期间发表的学术论文

(9)基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪的研制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 国内外的研究现状
    1.3 课题研究的目的、意义
    1.4 课题的主要工作
    1.5 本文结构
第2章 系统整体设计方案
    2.1 系统需求分析
    2.2 系统核心设计方案一
    2.3 系统设计方案二
    2.4 系统最终方案选择
    2.5 本章小结
第3章 监测仪的模块设计
    3.1 硬件系统设计方案
    3.2 电源变换
    3.3 放大、滤波电路的设计
        3.3.1 生理信号的提取
        3.3.2 放大器
    3.4 ADC 电路的设计
    3.5 液晶显示电路的设计
    3.6 Flash 存储
    3.7 USB 口通信
        3.7.1 USB 总线概述
        3.7.2 USB 的逻辑结构
        3.7.3 USB 系统通讯模型层次的关系
        3.7.4 USB 设备的枚举过程
        3.7.5 USB 设备的设计
        3.7.6 USB 设备的软件设计
    3.8 计算机睡眠监测软件
    3.9 本章小结
第4章 脉搏波信号的特点
    4.1 多导睡眠监测的特点
    4.2 脉搏波信号的形成机理
    4.3 脉搏波传导时间的机理
    4.4 本章小结
第5章 脉搏波传导时间的小波变换方法
    5.1 小波变换的数学表达
    5.2 QRS 波群监测概述
    5.3 R 波传导时间的小波变换
    5.4 本章小结
结论
附录
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢

(10)基于USB2.0的光纤偏振OCT系统高速图像采集接口设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 OCT 系统概述
        1.1.1 OCT 的发展历程及分类
        1.1.2 OCT 系统的研究意义
    1.2 常用数据采集接口概述
    1.3 通用串行总线(USB)
        1.3.1 USB 总线发展历程
        1.3.2 USB2.0 总线特点与优势
    1.4 论文的主要工作与意义
        1.4.1 论文的主要工作
        1.4.2 论文的研究意义
第二章 系统成像原理及接口设计方案
    2.1 偏振OCT 系统成像基本原理
        2.1.1 OCT 基本原理
        2.1.2 偏振OCT 系统构成
    2.2 USB 接口理论基础
        2.2.1 USB 系统结构
        2.2.2 USB 数据传输
    2.3 USB2.0 接口方案与实现
        2.3.1 USB2.0 接口方案
        2.3.2 本论文图像采集系统实现方法
第三章 USB 接口硬件电路与逻辑设计
    3.1 硬件电路设计原理
    3.2 USB 控制器EZ-USB FX2LP
        3.2.1 EZ-USB FX2LP 结构
        3.2.2 EZ-USB FX2LP 特性
        3.2.3 本系统的模式配置
    3.3 FPGA 逻辑设计
        3.3.1 异步模式
        3.3.2 同步模式
    3.4 PCB 电磁兼容设计
        3.4.1 电源设计策略
        3.4.2 混合信号PCB 的分区设计
        3.4.3 提高系统抗干扰措施
        3.4.4 PCB 信号完整性设计
        3.4.5 USB 的布线问题
第四章 USB 接口软件设计
    4.1 固件程序设计
        4.1.1 固件“软”下载与设备枚举
        4.1.2 EZ-USB 固件程序框架
        4.1.3 Slave FIFO 固件程序实现
    4.2 驱动程序设计
        4.2.1 WDM 驱动程序模型
        4.2.2 USB 驱动程序体系
        4.2.3 USB 采集卡驱动程序设计
        4.2.4 固件下载驱动程序设计
        4.2.5 设备引导文件
        4.2.6 USB 设备驱动程序的安装
    4.3 应用程序设计
        4.3.1 应用程序与驱动程序通信
        4.3.2 应用程序开发流程
第五章 系统调试与工作总结
    5.1 系统调试
        5.1.1 固件“重枚举”调试
        5.1.2 模拟数据调试实验
        5.1.3 OCT 系统采集实验
    5.2 系统传输速度分析
    5.3 工作总结与展望
        5.3.1 完成的主要工作
        5.3.2 对未来工作的展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

四、人体信号采集系统中的USB总线接口的设计(论文参考文献)

  • [1]基于USB3.0的便携示波器接口模块设计与实现[D]. 张耀先. 电子科技大学, 2021(01)
  • [2]基于ZYNQ的PET数据采集与处理系统设计[D]. 曹雪彦. 郑州大学, 2020(02)
  • [3]泥石流运动模型多点同步采集系统设计[D]. 卜凡. 成都理工大学, 2020(04)
  • [4]基于FPGA的CAN-USB数据交互系统设计[D]. 王航. 沈阳理工大学, 2020(08)
  • [5]基于FPGA的USB2.0实时数据监听技术的研究[D]. 段晨昊. 昆明理工大学, 2019(04)
  • [6]基于虚拟仪器技术的数据采集与分析系统设计[D]. 邱健. 山东科技大学, 2018(03)
  • [7]人体下肢运动信息采集系统设计[D]. 肖博. 北京工业大学, 2012(01)
  • [8]基于USB总线的便携式心电监护仪的研究[D]. 陈伟杰. 河北工业大学, 2011(07)
  • [9]基于脉搏波传导时间的便携式睡眠呼吸监测仪的研制[D]. 孟伟. 河北科技大学, 2010(08)
  • [10]基于USB2.0的光纤偏振OCT系统高速图像采集接口设计[D]. 胡智强. 天津大学, 2008(08)

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人体信号采集系统中USB总线接口的设计
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