基于USB2.O的軌道電路信號車載采集分析系統(tǒng)

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　USB數(shù)據(jù)采集板硬件電路設(shè)計實現(xiàn)共分為5大部分，它們分別是信號調(diào)理、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、控制部分以及USB接口部分。

　　2．1 信號調(diào)理

　　信號調(diào)理部分由脈沖計數(shù)式鑒頻器完成。它由四部分組成(如圖2所示)，即過零比較器、微分電路、脈沖形成電路和低通濾波器，輸入的調(diào)頻波Ui(t)經(jīng)過零比較器后變成調(diào)頻方波信號U1(t)，調(diào)頻方波信號通過微分電路后變?yōu)槲⒎置}沖序列U2(t)，微分脈沖序列經(jīng)過脈沖形成電路后變?yōu)榈让}寬的方波脈沖序列U3(t)，等脈寬的方波脈沖序列通過低通濾波器后就輸出調(diào)制信號Uo(t)。鑒頻器各部分的波形如圖3所示。

　　2．2 主控芯片的工作方式

　　本設(shè)計采用的主控芯片是Cypress公司的USB2．0控制芯片CY7C68013，它與計算機(jī)通過USB接口相連，使設(shè)備能在PC機(jī)的控制下進(jìn)行操作。USB主控芯片通過邏輯控制電路連接到FIFO和A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送至FIFO芯片進(jìn)行緩沖，緩沖后的數(shù)據(jù)輸入主控芯片的從FIFO中，然后從FIFO以DMA(直接內(nèi)存存取)的方式經(jīng)由SIE(串行接口引擎)傳給PC機(jī)。

　　為了實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集的功能，A／D芯片采用的ADl*，它是一款12位，最高轉(zhuǎn)換速度可達(dá)100kHz的A／D轉(zhuǎn)換芯片，考慮到對FIFO容量的需求，系統(tǒng)采用GPLD和FIFO來實現(xiàn)。選用IDT7205完成數(shù)據(jù)緩存。其最高工作頻率為133MHz，容量為8kB，能滿足設(shè)計要求。

　　CY7C68013與外設(shè)有兩種接口方式：通用可編程接口GPIF方式和從屬FIFO方式。GPIF的核心就是一個可編程狀態(tài)機(jī)，可產(chǎn)生6個控制和9個地址輸入信號，并能接收6個外部和2個內(nèi)部“ready”輸入信號。GPIF向外部接口產(chǎn)生正確的選通信號和握手信號，外部接口用于對FIFO數(shù)據(jù)的傳進(jìn)和傳出。GPIF是主機(jī)的方式，而從屬FIFO方式是從機(jī)方式，它由外部控制器控制，可像對普通FIFO一樣對FX2的多層緩沖FIFO進(jìn)行讀寫。FX2的從屬FIFO工作方式可設(shè)為同步或異步，工作時鐘可選為內(nèi)部產(chǎn)生或外部輸入，其它控制信號也可根據(jù)需要設(shè)置為高有效或低有效。