基于USB通信的FPGA高速數據采集系統(tǒng)
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2．3 USB通信
在系統(tǒng)中，USB控制器被配置為SlaVe FIFO模式，CY7C68013A Slave模式接口引腳的連接如圖4所示，這樣FPGA可以將USB控制器當成FI-FO來控制，而不用考慮USB標準的各種規(guī)則。而USB控制器則將USB標準的各種規(guī)則通過許多特殊寄存器來設置，將USB控制簡化。
因此，此部分的軟件實現包括2個部分。從圖4可以看出，FPGA對各RAM輪流讀取數據，由于RAM大小與USB數據包大小設定一致，直接把數據送入CY7C68013A即可。而FPGA把CY7C68013A當成FIFO來控制，所以該部分程序比較簡單。而CY7C68013A內程序設計主要是通過固件程序對傳輸速度、傳輸方式、傳輸模式等進行設置。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156123.htm
固件程序是指運行在設備CPU中的程序，只有在該程序運行時，外設才能稱之為具有給定功能的外部設備。系統(tǒng)把固件代碼固化到1片E2PROM中，外設加電后由FX2通過I2C總線下載到片內RAM中自動執(zhí)行。固件架構是由Keil C51編譯器與其整合開發(fā)工具所編寫和構建。其主要文件包括：fw．c負責設備連接、重枚舉、設備初始化；periph．c負責響應各種中斷事件，是主要的用戶函數應用代碼；gpif．c含有GP IF波形描述符表，可以實現波形的傳輸；dscr．a51文件定義USB設備握手時需要的各種描述符；fx2．h定義各種二級中斷向量和描述符的數據結構；fx2 regs．h定義USB單片機中所有的寄存器。
USB支持4種傳輸類型：控制傳輸、中斷傳輸、等時傳輸、批量傳輸。批量傳輸可以是雙向的，也可以是單向的。它特別適合大數據量的傳輸，而且它對傳輸的準確性要求較高。因此，通過固件程序設定本系統(tǒng)采用Slave FIFO模式，批量(BULK)傳輸方式進行數據傳輸。
3 實驗結果
為了方便實驗，使用耦合器將一路光信號分為16路相同的信號，這樣所有采集到的信號波形基本相同。實驗時，AD7356設定為1 MHz采樣速率，USB數據包大小為512 Kb，CY7C68013A采用異步SlaveFIFO模式發(fā)送數據，上位機采用Cypress公司自帶的EZ-USB Interface軟件采集實驗數據。采集到的信號如圖5所示，系統(tǒng)在16．7 Mb／s的傳輸速率下工作正常。
4 結語
本文采用目前使用最為廣泛的EZ-USB FX2LP芯片，給出了基于USB數據采集系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)充分表現了USB接口傳輸數據量大，傳輸速度快的特點，非常的適合大批量數據實時的傳輸場合，尤其適合數據采集系統(tǒng)和主機的通信，能夠實時的處理采集到的數據。這克服了以往數據采集速度慢，采集數量少，接口復雜等特點，實現了數據采集的高速率、多通道。系統(tǒng)進行實測實驗表明，在CY7C68013A設定為16．7 Mb／s的傳輸速率下，系統(tǒng)工作正常。
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