通用串行總線（USB，universalserialbus）由于具有高傳輸速率、即插即用和易于擴展等優點而被廣泛應用于計算機外設、數字設備和儀器儀表等領域。ARM嵌入式處理器因其低廉的成本和較好的性能被廣泛地應用于企業應用、汽車系統、家庭網絡和無線技術等市場領域。將USB與ARM相結合是進行數據采集、處理與傳輸的理想解決方案。

1、USB數據采集系統概述

USB數據采集系統由主機和USB設備兩部分組成，如圖1所示。本系統中，PC作為USB主機，USB采集模塊作為USB設備，通過USB接口與主機相連。模塊與主機連接之后，主機能夠正確識別設備并將設備初始化（枚舉）。設備初始化完畢后，主機向采集模塊發送采集命令和任務參數。采集模塊正確接收命令后將命令解析并執行，然后通過USB接口將采集到的數據回傳到主機上。

從層次上劃分，USB系統的軟、硬件資源可劃分為3個層次：總線接口層、設備層及功能層。接口層涉及的是具體的物理層，主要實現物理信號和數據包的交互，它包括物理鏈接、電信號環境和包傳輸機制;設備層主要提供USB基本協議棧，執行通用的USB的各種操作和請求命令，從邏輯上講就是USB系統軟件與USB邏輯設備之間的數據交換;功能層提供每個USB設備所需的特定功能，包括客戶應用軟件和設備功能塊，它們之間有直接的邏輯對應關系。這種對應關系說明在邏輯上客戶應用軟件只需考慮如何實現具體設備功能即可。USB的層次結構對應關系如圖2所示。

圖1 ?USB數據采集系統組成

2、數據采集系統方案設計

在系統開發中選用集成度高的器件，不僅開發方便，而且所開發的系統的性能及其可靠性也較高。另一方面，由于USB接口設備是采用總線供電的，考慮到總線輸出功率有限，盡量采用集成度高的器件有利于降低USB總線的負荷。但選用集成度高的器件及其開發工具會導致成本的提高，所以要綜合各種因素統籌考慮。

圖2 ?USB系統的層次對應關系

當前，USB的開發方法主要有兩種：一種采用具有USB接口的MCU，另一種采用普通MCU和USB通信芯片。后者是目前被廣泛采用的方法，技術相對成熟，開發成本較低。由于STM32ARM本身自帶A/D轉換器和USB控制器，僅需一片ARM即可完成采集與傳輸的功能，因此無需再外加USB通信芯片，但是調試的成本較大。