基于FPGA和USB2．0的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

FPGA的工作時鐘為60 MHz，該時鐘經(jīng)過分頻后，提供20 MHz給MAX1425作為工作時鐘，同時也作為FP-GA內(nèi)其他邏輯的工作時鐘。由FPGA內(nèi)狀態(tài)機控制，當(dāng)CS為低和ADC_Convst為高時，MAX1425進(jìn)入采樣保持狀態(tài)。當(dāng)Clock的第一個上升沿到來，MAX1425開始轉(zhuǎn)換。RD輸出為低時，MAX1425把轉(zhuǎn)換結(jié)果放到數(shù)據(jù)總線上，F(xiàn)PGA開始讀入10位數(shù)據(jù)(FD[15：0]中的10～15六位數(shù)據(jù)線懸空，使數(shù)據(jù)線和A／D的位數(shù)匹配)。FPGA控制寄存器的Sel[2：O]信號作為74Hc4051的通道選擇信號，從8路模擬輸入信號中選擇1路作為MAX1425的輸入。完成一次轉(zhuǎn)換后，當(dāng)ADC_Convst：再次為高時，開始下一輪轉(zhuǎn)換。
2．3．2 FPGA內(nèi)的USB接口模塊
圖5是Slave模式下CY7C68013與FPGA的連接示意圖。中間是FPGA中USB接口模塊部分對應(yīng)的信號。

2．3．3 FPGA內(nèi)的USB接口控制狀態(tài)機
FPGA內(nèi)USB接口控制狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖6所示。共有6個狀態(tài)，復(fù)位信號的模式設(shè)置為異步復(fù)位。狀態(tài)機主要分為讀、寫兩部分：讀取EP2中所包含的命令，存到FPGA的控制寄存器組中；將FPGA的FIFO中的數(shù)據(jù)讀出，寫入EP6端點緩沖區(qū)。

該狀態(tài)機工作過程為：
①系統(tǒng)加電或復(fù)位后，狀態(tài)機進(jìn)入空閑狀態(tài)(idle)。
②在空閑狀態(tài)下，當(dāng)EP2不為空時進(jìn)入read_0狀態(tài)，從EP2中讀出PC機傳來的控制命令。隨后進(jìn)入read_1狀態(tài)，把命令存到FPGA內(nèi)控制寄存器中，并把FPGA內(nèi)的FIFO清空(fifo_ach1='1')，以準(zhǔn)備存儲采樣數(shù)據(jù)。之后再回到idle狀態(tài)。
③在空閑狀態(tài)下，當(dāng)EP2為空(FX2_empty='0')，而FPGA的FIFO不為空(empty='0')，且EP6不滿時，進(jìn)入write_0狀態(tài)。之所以要看EP2是否為空，是想優(yōu)先處理PC機通過EP2傳來的命令。在write_0狀態(tài)下，選中對CY7C68013的EP6操作(ADDR=2'h2)，同時從FPGA內(nèi)部的FIFO中讀出一個數(shù)據(jù)。之后進(jìn)入write_1狀態(tài)，把數(shù)據(jù)寫入CY7C68013。然后進(jìn)入write_2狀態(tài)，write_2狀態(tài)的輸出與idle狀態(tài)相同，目的是提供一個時鐘周期的延遲。因為FPGA工作于60 MHz的時鐘下，比CY7C68013快，所以加入一個延遲以保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。