基于USB的高精度多通道數(shù)據(jù)采集卡設計

3 FPGA邏輯電路
圖4為采集傳輸系統(tǒng)中FPGA與各模塊的連接。

整個電路選用Altera公司推出的新一代低成本的Cyclone系列FPGA器件EPlC6Q240作為控制和信號處理芯片。EPlC6Q240型FPGA芯片具有強大的硬件邏輯功能，總邏輯單元達5 980個，有I／O引腳181個，92 160位的內(nèi)部存儲單元，20個RAM單元，2個鎖相環(huán)。利用這些強大的功能，可以很容易進行模塊控制和數(shù)據(jù)動態(tài)濾波。如圖4所示，通過FPGA對A／D進行采樣控制，將A／D采樣的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波后傳送到RAM中進行，或是直接通過USB模塊將數(shù)據(jù)床送到電腦中進行處理。
采用VerilogHDL硬件語言編程來對A／D采集，RAM傳輸，USB傳輸?shù)冗M行控制信號輸出，并對采樣的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波。
A／D數(shù)據(jù)接口模塊實現(xiàn)對ADS8364數(shù)據(jù)的采樣，采樣后的數(shù)據(jù)進行濾波處理。本模塊對ADS8364的控制引腳有：
(1)模擬采樣通道控制信號為／HOLDA，／HOLDB，／HOLDC；
(2)數(shù)據(jù)輸出模式以及通道選擇信號為A0，A1和A2；
(3)讀控制信號為／RD。

首先將5 MHz時鐘和使能信號相與產(chǎn)生新時鐘，使用該時鐘驅(qū)動一個20個狀態(tài)的狀態(tài)機。在計數(shù)器值為15時將HOLDa，HOLDb，HOLDc置0，啟動一次數(shù)據(jù)采樣。在計數(shù)值為2～3，4～5，6～7，8～9，10～ll，12～13且相應的通道得到使能時，分別發(fā)出通道l至通道6的通道地址。在計數(shù)值為3，5，7，9，ll，13時發(fā)出讀信號讀取相應通道的數(shù)據(jù)。在計數(shù)值為15時發(fā)出采樣完畢信號，指示6通道數(shù)據(jù)已經(jīng)采集完畢。
USB控制電路分兩個模塊完成。模塊1實現(xiàn)主機向FPGA寄存器單元的配置，模塊2實現(xiàn)FPGA向主機的數(shù)據(jù)包輸出。