基于高速USB接口模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
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圖3 CY7C68013A原理圖
CY7C68013A原理圖設(shè)計如圖3所示。其中包括9根地址線（GPIF_ADR0~8），16根數(shù)據(jù)線（PPB0~7、PPD0~7），以及相應(yīng)的控制線。
FPGA與CY7C68013A連接軟件界面如圖4所示。配合CY7C68013A設(shè)計編寫的相應(yīng)讀寫控制時序，能夠與PC端進(jìn)行通信，同時根據(jù)獲得的控制命令來對ADC進(jìn)行操作，并將獲得的數(shù)據(jù)從FIFO中讀取出來，傳遞到PC端。
圖4 FPGA與CY7C68013A連接軟件界面
2 控制軟件設(shè)計
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的流程略--編者注。系統(tǒng)所有的初始化配置都是寫在一個TXT文件中，程序開始運行時會根據(jù)設(shè)置好的路徑讀取該文件，并初始化所有配置信息。該軟件采用了讀取PC環(huán)境變量的方法來增強(qiáng)軟件系統(tǒng)的可移植性。需要將該軟件系統(tǒng)從一臺PC轉(zhuǎn)移到另外一臺PC時，只需更改一下環(huán)境變量的定義。FPGA通過CY7C68013A從PC端接收數(shù)據(jù)和控制命令，將其轉(zhuǎn)化為存儲器讀寫、A/D轉(zhuǎn)換、前端電子學(xué)控制等命令，并最終將測量數(shù)據(jù)傳遞給PC。
3 測試結(jié)果
測試結(jié)果如圖5所示，利用直流電源作為測試源對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行性能測試。分別測試OUT+和OUT-為0~1.2 V和-1.2~0 V的變化，然后從PC端得到ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖中橫坐標(biāo)是|OUT+|與|OUT-|的和，縱坐標(biāo)是與模擬電壓相對應(yīng)的ADC數(shù)值。通過對圖中數(shù)據(jù)的擬合，得到模擬信號和數(shù)字信號的線性關(guān)系y=357.144+2.223x。這就意味著每m V電壓對應(yīng)2.2的數(shù)字輸出，也可以表示為每1個數(shù)字值對應(yīng)0.45 mV的模擬電壓。直線在Y軸上的截距被稱為基值，一般為300~400個ADC計數(shù)。
圖5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的線性測試
4 結(jié)語
基于QuickUSB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集與存儲，并且在體積、功耗方面都有明顯的優(yōu)勢。系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用到很多實驗當(dāng)中[6]（如PEBS實驗），都取得了很好的測試效果。
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