摘要：介紹一種采用USB2.0接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)。給出了硬件的基本結(jié)構(gòu)和軟件固件設(shè)計(jì)的基本方法，并對(duì)用FPGA設(shè)計(jì)FIFO做了重點(diǎn)闡述，同時(shí)對(duì)使用異步并行A/D轉(zhuǎn)換與使用采樣率為444～440MS/s的ADC器件的采樣數(shù)據(jù)在FIFO內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了時(shí)序仿真，并分析了仿真結(jié)果。

關(guān)鍵詞：USB2.0；A/D轉(zhuǎn)換；FPGA；高速數(shù)據(jù)采集卡

中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—373X（2012）18—0146—03

引言

數(shù)據(jù)采集在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究中的重要地位日益突出，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)處理的高速數(shù)據(jù)采集的要求也不斷提高。此外，對(duì)于不同的場(chǎng)合，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣參數(shù)要求也不同。工業(yè)生產(chǎn)與科研領(lǐng)域中對(duì)數(shù)據(jù)采集研發(fā)提出了以下的要求：

（1）接口簡(jiǎn)單靈活且有較高的數(shù)據(jù)傳輸率；

（2）采集器體積小、抗干擾能力強(qiáng)、能夠?qū)?shù)據(jù)做出快速的存儲(chǔ)，并及時(shí)進(jìn)行分析和處理；

（3）設(shè)計(jì)周期短，能快速適應(yīng)市場(chǎng)需求。

USB2.0以其即插即用、支持熱插拔的靈活性，以及高達(dá)480Mb/s的傳輸速率，成為了高速數(shù)據(jù)傳輸接口的首選。而FPGA以其工作頻率和集成度高、穩(wěn)定性良好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為各領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集數(shù)字電路的首選。FPGA集成軟核有設(shè)計(jì)周期短、設(shè)計(jì)投入少等優(yōu)越性，且不涉及具體的物理實(shí)現(xiàn)，可以方便移植到各種FPGA硬件平臺(tái)，極大提高了它的靈活性和適應(yīng)性?；诖吮疚脑O(shè)計(jì)一款采用USB2.0接口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)采集卡，它既能實(shí)現(xiàn)采集卡與PC機(jī)的方便連接，又能保證較高的傳輸率和合適的性價(jià)比[1]。

1數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)主要由USB2.0通道、FPGA和A/D轉(zhuǎn)換器組成，如圖1所示。