USB讀數裝置及上位機的設計

摘要：數據采集系統是將傳感器輸出的模擬信號進行采集，轉換成數字信號，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。但在一些應用場合，數據采集后無法立即進行數據分析，因而把數據存入記錄器，事后由讀數裝置把數據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的讀數裝置，利用該裝置可以將記錄器中的數據讀取到計算機上。
關鍵詞：USB；FPGA；CY7C68013

數據采集在信息處理系統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，主要研究信息數據的采集、存儲、處理以及控制等作業，具有很強的實用性。數據采集技術已經在雷達、通信、水聲、遙感、語音處理、智能儀器、工業自動化以及生物醫學工程等眾多領域得到廣泛的應用。數據采集器一般包括數據采集部分和數據處理傳輸部分。前者包括信號的濾波、放大、采樣、保持、轉換、存儲等部分，后者包括數據讀取、傳輸及微機接口部分。

1 系統結構及硬件電路設計
1．1 系統的結構框圖及工作原理
本系統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模塊存儲數據，作為記錄器的數據源；FPGA模塊作為讀數裝置的控制器，讀取FLASH的數據并傳輸給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通信來執行用戶需要的操作；電源模塊為各模塊提供穩定電源。
1．2 電源管理模塊
本系統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，對于此系統已足夠，所以本系統的5 V電源直接由USB供電，并利用5 V電源經過電壓調節器AMS1117調整出3．3 V和2．5 V電源。