基于USB2.O的軌道電路信號車載采集分析系統

　　2 系統硬件設計

　　USB數據采集板硬件電路設計實現共分為5大部分，它們分別是信號調理、A／D轉換、數據存儲、控制部分以及USB接口部分。

　　2．1 信號調理

　　信號調理部分由脈沖計數式鑒頻器完成。它由四部分組成(如圖2所示)，即過零比較器、微分電路、脈沖形成電路和低通濾波器，輸入的調頻波Ui(t)經過零比較器后變成調頻方波信號U1(t)，調頻方波信號通過微分電路后變為微分脈沖序列U2(t)，微分脈沖序列經過脈沖形成電路后變為等脈寬的方波脈沖序列U3(t)，等脈寬的方波脈沖序列通過低通濾波器后就輸出調制信號Uo(t)。鑒頻器各部分的波形如圖3所示。

　　2．2 主控芯片的工作方式

　　本設計采用的主控芯片是Cypress公司的USB2．0控制芯片CY7C68013，它與計算機通過USB接口相連，使設備能在PC機的控制下進行操作。USB主控芯片通過邏輯控制電路連接到FIFO和A／D轉換后的數據傳送至FIFO芯片進行緩沖，緩沖后的數據輸入主控芯片的從FIFO中，然后從FIFO以DMA(直接內存存取)的方式經由SIE(串行接口引擎)傳給PC機。

　　為了實現高速數據采集的功能，A／D芯片采用的ADl*，它是一款12位，最高轉換速度可達100kHz的A／D轉換芯片，考慮到對FIFO容量的需求，系統采用GPLD和FIFO來實現。選用IDT7205完成數據緩存。其最高工作頻率為133MHz，容量為8kB，能滿足設計要求。

　　CY7C68013與外設有兩種接口方式：通用可編程接口GPIF方式和從屬FIFO方式。GPIF的核心就是一個可編程狀態機，可產生6個控制和9個地址輸入信號，并能接收6個外部和2個內部“ready”輸入信號。GPIF向外部接口產生正確的選通信號和握手信號，外部接口用于對FIFO數據的傳進和傳出。GPIF是主機的方式，而從屬FIFO方式是從機方式，它由外部控制器控制，可像對普通FIFO一樣對FX2的多層緩沖FIFO進行讀寫。FX2的從屬FIFO工作方式可設為同步或異步，工作時鐘可選為內部產生或外部輸入，其它控制信號也可根據需要設置為高有效或低有效。