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如何实现基于USB的高精度多通道数据采集卡设计？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 本文中选用ADS8364来进行多通道信号采集，通过CY7C68013芯片采用USB2．O协议进行数据的快速传输。 0
2021-5-31 06:00:58　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × cmh22 该类别下有 10 个回答。邀请回答 Dockert 该类别下有 10 个回答。邀请回答报纸弟弟麦花该类别下有 9 个回答。邀请回答 nvhwyrwerw 该类别下有 9 个回答。邀请回答 tutu10 该类别下有 9 个回答。邀请回答 milly888 该类别下有 9 个回答。邀请回答 testd012 该类别下有 9 个回答。邀请回答 wupei1024 该类别下有 9 个回答。邀请回答 st94wo 该类别下有 8 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 8 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 8 个回答。邀请回答 kingnet_52040 该类别下有 8 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 8 个回答。邀请回答 hanyan533 该类别下有 8 个回答。邀请回答 scmywkf 该类别下有 8 个回答。邀请回答宋小辉1 该类别下有 7 个回答。邀请回答 73723fsdfw 该类别下有 7 个回答。邀请回答 asd008 该类别下有 7 个回答。邀请回答 gramsoup 该类别下有 7 个回答。邀请回答 linlin3105 该类别下有 7 个回答。邀请回答举报贵奂相关推荐 • 求教阿尔泰USB2881数据采集卡的采集程序。 4504 • labview NI USB6211 数据采集卡设计一个多通道数据采集系统 11968 • 如何实现基于USB接口的实用型数据采集卡的设计？ 1401 • 怎么采用CH375实现智能数据采集卡的设计？ 982 • 关于多通道采集的问题 4067 • 求大神帮我啊基于labjack U12（数据采集卡）的多通道温度... 2610 • 数据采集卡的型号选择 6007 • MCC USB-231数据采集卡 5458 • 关于数据采集卡选型 6237 • 如何采用数据采集卡设计测井数据采集控制系统？ 1793 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 在电子测量中，不仅需要对多路信号进行高精度的采集和预处理，而且要将其快速地传送到计算机，以便于对测量的监测。文中选用ADS8364来进行多通道信号采集，通过CY7C68013芯片采用USB2．O协议进行数据的快速传输。 1 多通道，高精度的A／D转换 ADS8364是美国TI公司生产的高速、低功耗，6通道同步采样16位模数转换器。ADS8364采用+5 V工作电压，并带有80 dB共模抑制的全差分输入通道以及*μs连续近似的模数转换器、6个差分采样放大器。当ADS8364采用5 MHz的外部时钟来控制转换时，它的取样率是250 kHz，同时对应于4μs的最大吞吐率，这样，采样和转换共需花费20个时钟周期。另外，当外部时钟采用5 MHz时，ADS8364的转换时间是3．2μs，对应的采集时间是0．8μs。因此，为了得到最大的输出数据率，读取数据可以在下一个转换期间进行。 ADS8364中的采样／保持模块以最大吞吐率250 kB工作，它的输入带宽大于ADC的奈奎斯特频率。而典型的小信号带宽是300 MHz。孔径延迟时间为5 ns，每次的平均增量为5 ops。这些特性反映了ADS8364接收输人信号的能力。 1．1 A／D前端信号调理电路鉴于多通道信号采集的时序的重要性，这里选用差分放大电路对信号进行调理。采用TI公司的运算放大器OPA2227组成一个电压放大器，将输入电压转换到ADS8364的差分输入电压范围。根据需要，可以通过调整放大电路中电阻的大小，改变输入电压的范围，其对应的参数表如表1所示。 ADS8364在参考电压为2．5 V的情况下，其测量范围为±1．25 V。而实际中的测试信号一般为±2．5 V，±5 V或±lO V，所以，在ADS8364的前端，要经过线性衰减、限幅和滤波。其调理电路原理图，如图1所示。 1．2 A／D电源电路数据采集电路需要完成高精度的数据采集，因此电源部分的设计是相对比较重要的。在作进一步的分析之前，需要说明采样精度和有效位都是对采样质量高低的描述。设采样精度为vp，有效位为N，基准电压为vREF，基准电压噪声电平为VN，则有 2 USB接口模块设计 Cypress Semiconductor公司的EZ-USB FX2是世界上的第一款集成USB2．0的微处理器，它集成了USB2．0收发器、SIE（串行接口引擎）、增强型8051微控制器和可编程的外围接口。FX2这种独创性结构可使数据传输率达到56 MB·s-1，即USB2．0允许的最大带宽。EZ-USB FX2 CY7C68013的微处理器是一个增强型的805l内核，性能可达标准8051的5～10倍，并与标准805l的指令完全兼容。增强型的8051内核使用RAM芯片作程序指令和数据存储器，从而使得EZ-USB FX2 CY7C68013具有“软”特性，也就是说，可以通过自行编写程序指令来实现所需的功能。由于USB通信是本系统设计主要的任务目标，所以在设计时也充分考虑到系统的可扩展性，所有的信号引脚都有排线引出，方便了测试和扩展。 3 FPGA逻辑电路图4为采集传输系统中FPGA与各模块的连接。整个电路选用Altera公司推出的新一代低成本的Cyclone系列FPGA器件EPlC6Q240作为控制和信号处理芯片。EPlC6Q240型FPGA芯片具有强大的硬件逻辑功能，总逻辑单元达5 980个，有I／O引脚181个，92 160位的内部存储单元，20个RAM单元，2个锁相环。利用这些强大的功能，可以很容易进行模块控制和数据动态滤波。如图4所示，通过FPGA对A／D进行采样控制，将A／D采样的数据进行数字滤波后传送到RAM中进行，或是直接通过USB模块将数据床送到电脑中进行处理。采用VerilogHDL硬件语言编程来对A／D采集，RAM传输，USB传输等进行控制信号输出，并对采样的数据进行数字滤波。 A／D数据接口模块实现对ADS8364数据的采样，采样后的数据进行滤波处理。本模块对ADS8364的控制引脚有：（1）模拟采样通道控制信号为／HOLDA，／HOLDB，／HOLDC；（2）数据输出模式以及通道选择信号为A0，A1和A2；（3）读控制信号为／RD。首先将5 MHz时钟和使能信号相与产生新时钟，使用该时钟驱动一个20个状态的状态机。在计数器值为15时将HOLDa，HOLDb，HOLDc置0，启动一次数据采样。在计数值为2～3，4～5，6～7，8～9，10～ll，12～13且相应的通道得到使能时，分别发出通道l至通道6的通道地址。在计数值为3，5，7，9，ll，13时发出读信号读取相应通道的数据。在计数值为15时发出采样完毕信号，指示6通道数据已经采集完毕。 USB控制电路分两个模块完成。模块1实现主机向FPGA寄存器单元的配置，模块2实现FPGA向主机的数据包输出。模块1实现在地址IO模式下向寄存器写数据。写时序如图7所示。可以根据地址线和PWR信号实现对某寄存器的写控制。模块2实现在DMA模式下FPGA向主机的批量数据传输。同步DMA的时序图如图8所示（时钟由FPGA提供）。本系统使用一个状态机实现该功能，状态机在“查找”和“传输”两个状态之间切换。系统启动以后首先进入查询FIFO的状态，在查询到FIFO中的数据量大于一个USB数据包（2 040 bit）时，状态机进入到“传输”状态。在“传输”状态下，按照上述同步。DMA写时序，首先传输6 bit包头，然后传输2 040 bit数据，最后传输2 bit数据校验。在数据传输的过程中，电路要一直查询DMAING的状态，检测到：DMAING为低时要暂停数据传输。在传输完2 kB数据后，状态机再转入到“查询”状态，进行下一轮数据传输状态。系统当前的工作时钟为20 MHz，在USB接口处可以达到的最大带宽约为10 MB，系统分频给A／D的时钟为5 MHz，这样可以保证A／D接口的最大带宽达到3 MB。在Flash接口处的带宽约为5 MB。将时钟速度提升l倍，则USB口的传输能力可以达到约20 MB。数据处理与储存模块主要是FPGA将高速A／D采集到的数据进行打包、暂存。本套电路中使用了一片由，TI公司生产的高速静态RAM IS61-LV51216作为数据暂存器件；由FPGA对这片RAM存储器进行监控。 4 结束语采用USB协议的数据采集卡可以满足对数据进行多通道的高精度采集、处理和传输，在数据有效采集的情况下，摆脱了对端口的依赖。

2021-5-31 15:18:00 评论举报林森