图3 正弦波采集测试结果图
1）测试信号为正弦波，峰峰值约为12 V，频率为100Hz.
2）系统以1000Hz的采集频率连续对8个通道进行采集。
3）单片机晶振频率为12MHz.
4）采集系统的数据缓冲区设置为128字节。
5）采集数据记录在SD卡中。
3.2 测试结果分析
由3.1的正弦波采集测试结果图可以得出如下两点结论：
1）采集的正弦波的峰峰值约为12 V，一个周期有10个数据点，根据采集频率1000Hz可知采集到的正弦波的频率为100Hz.
2）在30 ms的时候，正弦波发生畸变，可见采集数据在USB传输过程中发生丢失。
第一点结论说明了本采集系统能准确地进行数据采集，而对于第二点结论所表现出的不完整性分析如下。
1）设V1是有效数据的传输速度，V2是协议开销的传输速度，N为采集数据的通道数目，M为每通道采集的字节数，H为采集频率，K为缓冲区大小，U为传输的协议开销字节数。USB数据帧的组成包括有效数据和协议开销两个部分，其中传输协议的开销包括同步字段、包标识符、地址信息、端点信息和CRC校验，所以数据采集系统要求的USB传输速度可根据公式（1）计算得到。本文设计的数据采集系统共有8个通道，每通道有2个字节的数据，采集频率为1 000 Hz，根据公式（2）可得有效数据的传输速度约为16 kB/s.一个完整的数据帧的传输需要11个字节的协议开销，本文设计的数据传输过程分为4个步骤：发送传输请求，发送接收控制命令，接收请求应答，开始接收数据，每个步骤均需传输一个完整的USB数据帧，因此进行一次传输的协议开销为44个字节，根据公式（3）可计算出协议开销的传输速度。以缓冲区的大小为横坐标，数据采集系统要求的USB传输速度为纵坐标绘出图4所示的关系图，分析该图可得：缓冲区越大，所要求的USB传输速度越少。测试中较少的128字节缓冲区使得在一次传输中有效数据过少，约5.5 kB/s的额外开销传输速度约占总速度的25%，过高的额外传输开销导致数据来不及传输，从而发生数据丢失的情况。
图4 缓存区大小与USB传输速度关系图
2）另外，由于应用程序要在SD卡这类低速设备上记录数据，所以记录数据的时候来不及获取USB设备中的数据也会导致实际的传输速度变慢，导致新采集的数据溢出缓冲区并覆盖来不及传输的旧数据，从而造成数据丢失。