EZ-USB FX2的數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 設(shè)計(jì)一種以FPGA和EZ-USB FX2為核心的高速數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)以FPGA為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸的橋梁，由A／D轉(zhuǎn)換器采集的數(shù)據(jù)在經(jīng)過FPGA后，傳輸給EZ-USB FX2的內(nèi)部端點(diǎn)，最后由EZ-USB FX2傳輸給上位機(jī)。論文給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和相關(guān)的軟件程序設(shè)計(jì)。FX2的應(yīng)用簡化了電路的設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速采集與傳輸。該系統(tǒng)非常適合應(yīng)用于便攜式的測量儀器。
關(guān)鍵詞 EZ-USB FX2 FPGA VC++ 固件設(shè)計(jì)TLC5510 數(shù)據(jù)采集

引 言
隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，各種計(jì)算機(jī)的外圍接口不斷的推陳出新。USB接口已漸漸成為現(xiàn)今個(gè)人計(jì)算機(jī)上最重要的接口之一，并以其傳輸速度快、使用方便和價(jià)格低廉等特點(diǎn)成為現(xiàn)今一般消費(fèi)性電子產(chǎn)品和工業(yè)控制設(shè)備上不可缺少的接口。Cypress公司的EZ-USBFX2是一個(gè)USB2．0集成外圍控制器，它具有通用串行總線(USB)的3種傳輸模式：1．5 Mb／s的低速模式，12 Mb／s的全速模式，480 Mb／s的高速模式。因此，本設(shè)計(jì)選用USB2．0芯片CY7C68012、Altera公司的FPGA和TLC5510組成一個(gè)通用的數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采集和數(shù)據(jù)傳輸可靠，能夠滿足現(xiàn)今高速設(shè)備的要求。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，一部分是由2片TLC5510和FPGA構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊，另一部分是由FPGA和EZ―USB FX2構(gòu)成的數(shù)據(jù)傳輸模塊。系統(tǒng)的框圖如圖1所示。

(1)數(shù)據(jù)采集模塊
經(jīng)過調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，選用的高速AD芯片是TI公司的TLC5510。TLC5510是CMOS、8位、20 Msps的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。它采用半閃速結(jié)構(gòu)，單電源5 V工作時(shí)，功耗只有100 mW，內(nèi)含采樣和保持電路，具有高阻抗方式的并行接口和內(nèi)部基準(zhǔn)電阻。與閃速轉(zhuǎn)換器相比，半閃速結(jié)構(gòu)減少了功率損耗和晶片尺寸。通過在兩步過程中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，可以大量地減少比較器的數(shù)目，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的等待時(shí)間為2．5個(gè)時(shí)鐘周期，且高速轉(zhuǎn)換的同時(shí)能夠保持較低的功耗。TLC5510與FPGA的接口電路如圖2所示。