USB讀數(shù)裝置及上位機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并按所需要的形式輸出處理結(jié)果的系統(tǒng)。但在一些應(yīng)用場(chǎng)合，數(shù)據(jù)采集后無(wú)法立即進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，因而把數(shù)據(jù)存入記錄器，事后由讀數(shù)裝置把數(shù)據(jù)從記錄器中讀取到計(jì)算機(jī)中處理分析。為此介紹了一套基于USB和FPGA的讀數(shù)裝置，利用該裝置可以將記錄器中的數(shù)據(jù)讀取到計(jì)算機(jī)上。
關(guān)鍵詞：USB；FPGA；CY7C68013

數(shù)據(jù)采集在信息處理系統(tǒng)中占有不可替代的地位，它是以傳感器、信號(hào)測(cè)量與處理、微型計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的，主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等作業(yè)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在雷達(dá)、通信、水聲、遙感、語(yǔ)音處理、智能儀器、工業(yè)自動(dòng)化以及生物醫(yī)學(xué)工程等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集器一般包括數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理傳輸部分。前者包括信號(hào)的濾波、放大、采樣、保持、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等部分，后者包括數(shù)據(jù)讀取、傳輸及微機(jī)接口部分。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理
本系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊構(gòu)成：FLASH存儲(chǔ)器模塊、FPGA控制模塊、USB接口控制模塊及電源模塊。如圖1所示。

其工作原理是：FLASH模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，作為記錄器的數(shù)據(jù)源；FPGA模塊作為讀數(shù)裝置的控制器，讀取FLASH的數(shù)據(jù)并傳輸給USB控制接口模塊；USB控制芯片接收來(lái)自上位機(jī)的命令，并與FPGA通信來(lái)執(zhí)行用戶(hù)需要的操作；電源模塊為各模塊提供穩(wěn)定電源。
1．2 電源管理模塊
本系統(tǒng)中芯片的工作電壓有5 V、3．3 V、2．5 V。由于計(jì)算機(jī)的USB接口可以提供5 V電源，最大為500 mA的電流，對(duì)于此系統(tǒng)已足夠，所以本系統(tǒng)的5 V電源直接由USB供電，并利用5 V電源經(jīng)過(guò)電壓調(diào)節(jié)器AMS1117調(diào)整出3．3 V和2．5 V電源。