USB讀數(shù)裝置及上位機的設計

摘要：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將傳感器輸出的模擬信號進行采集，轉換成數(shù)字信號，然后送入計算機進行處理，并按所需要的形式輸出處理結果的系統(tǒng)。但在一些應用場合，數(shù)據(jù)采集后無法立即進行數(shù)據(jù)分析，因而把數(shù)據(jù)存入記錄器，事后由讀數(shù)裝置把數(shù)據(jù)從記錄器中讀取到計算機中處理分析。為此介紹了一套基于USB和FPGA的讀數(shù)裝置，利用該裝置可以將記錄器中的數(shù)據(jù)讀取到計算機上。
關鍵詞：USB；FPGA；CY7C68013

數(shù)據(jù)采集在信息處理系統(tǒng)中占有不可替代的地位，它是以傳感器、信號測量與處理、微型計算機等技術為基礎而形成的，主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等作業(yè)，具有很強的實用性。數(shù)據(jù)采集技術已經(jīng)在雷達、通信、水聲、遙感、語音處理、智能儀器、工業(yè)自動化以及生物醫(yī)學工程等眾多領域得到廣泛的應用。數(shù)據(jù)采集器一般包括數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理傳輸部分。前者包括信號的濾波、放大、采樣、保持、轉換、存儲等部分，后者包括數(shù)據(jù)讀取、傳輸及微機接口部分。

1 系統(tǒng)結構及硬件電路設計
1．1 系統(tǒng)的結構框圖及工作原理
本系統(tǒng)主要由四個模塊構成：FLASH存儲器模塊、FPGA控制模塊、USB接口控制模塊及電源模塊。如圖1所示。

其工作原理是：FLASH模塊存儲數(shù)據(jù)，作為記錄器的數(shù)據(jù)源；FPGA模塊作為讀數(shù)裝置的控制器，讀取FLASH的數(shù)據(jù)并傳輸給USB控制接口模塊；USB控制芯片接收來自上位機的命令，并與FPGA通信來執(zhí)行用戶需要的操作；電源模塊為各模塊提供穩(wěn)定電源。
1．2 電源管理模塊
本系統(tǒng)中芯片的工作電壓有5 V、3．3 V、2．5 V。由于計算機的USB接口可以提供5 V電源，最大為500 mA的電流，對于此系統(tǒng)已足夠，所以本系統(tǒng)的5 V電源直接由USB供電，并利用5 V電源經(jīng)過電壓調節(jié)器AMS1117調整出3．3 V和2．5 V電源。