《一种高速实时数据采集系统的设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种高速实时数据采集系统的设计方案.doc（2页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一种高速实时数据采集系统的设计方案0 引言目前USB 已广泛应用于数据采集系统，现阶段使用较多的是USB 2.0 规范。随着测试测量要求的不断提高，USB 2.0 已逐渐难以满足要求。新的USB3.0 规范很好的解决了USB 2.0 中存在的一些局限，非常适用于现代测试测量系统。1 USB 2.0 的性能与局限通用串行总线USB（Universal Serial Bus）是目前应用极为广泛的一种系统总线，大量应用在测试测量领域。目前应用最广泛的是USB2.0 标准，具有最高480Mbps 的通信速率。但同时USB2.0 标准也存在着以下不足：1） 半双工通信USB2.0 采用半双工通信，同一时
2、间只能有一个方向的数据传输，在需要双向高速数据传输的场合往往难以满足要求。2） 需要主机调度USB2.0 标准在传输调度上采用主从结构，需要计算机首先发起IN Token 或OUT Token，USB 设备才能进行数据传输，一次数据传输完成后，又必须等待下一个Token，大大制约了数据传输的实时性。3） 通信速率相比于竞争对手不高USB 的竞争对手有1394 和eSATA 等，较新的1394b 标准数据传输速度达到了800Mbps，几乎比USB2.0 HS 高一倍。而eSATA的数据传输速度更高。2 USB 3.0 SS（SuperSpeed）标准简介为了加强USB 的性能和竞争力，USB 联
3、盟推出了新的USB 3.0SS（SuperSpeed）标准。该标准使用两条差分链路实现了全双工通讯，速率达到了5.0Gps，不但高于1394b 标准，与eSATA 相比也同样具有竞争力。USB3.0 在2.0 的基础上新增加了2 对差分链路，专门用于传送SS 差分信号。主机侧接口的机械特性和USB 2.0 兼容，而设备侧使用了新的接口形式，以容纳新增的两对差分信号线。USB2.0 接口的B 型连接器可以插入USB 3.0 的设备端，此时设备工作于USB 2.0 模式下；但USB 3.0 的B 型连接器无法插入USB 2.0的设备端。除此以外，USB 3.0 的总线供电能力达到1A，使其可以用于
4、移动硬盘等耗电量较大的设备，而不必另外配备外接电源。3 CYUSB3014 芯片介绍CYUSB3014 是USB 业界的领头羊Cypress 公司出品的USB3.0 控制器，该款控制器集成了200MHz 的ARM9 控制器、512K 字节的RAM和USB 3.0物理层，具有可编程的100MHz GPIF II接口。图1 是该芯片的逻辑框图。该芯片可用于数字摄像机、数据采集、测试测量设备等多个领域。4 系统硬件设计本系统中，使用了一片AD6644 作数据转换。这是AnalogDevice 公司生产的14 位高速ADC，最高采样速率达到40Msps.整个系统的功能框图如图2 所示。图中，传感器将外部信号变换为电信号；放大滤波部分将传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波处理，以去除外部干扰；AD6644 在FPGA 的控制下对放大滤波后的信号进行采集和转换；FPGA 读取AD 输出，并按照CYUSB3014 的GPIF II 接口规范将该数据写入芯片内部的FIFO.此外，FPGA 还可以根据当前信号特性调整放大滤波电路参数，以获取更优的信噪比。