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基于USB2.0的同步高速数据采集器的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了一种基于USB2.0接口的同步高速数据采集的设计方案及其软硬件的设计方法,对Cypress的USB2.0控制芯片CY7C68013和同步数据采集芯片AD7862的特性作了简要说明,同时重点介绍CPIP及其驱动软件的设计。
  关键词:USB2.0EZ—USBFX2同步数据采集
  
  随着计算机技术的迅速发展,对外部总线速度的要求越来越高。通用串行总线(UniversalSerialBus,即USB总线)凭借其即插即用、热插拔以及较高的传输速率等优点,成为PC机与外设连接的普遍标准。在许多便携式电脑上,已经找不到RS-232接口。迄今为止,常用的USB总线标准有1998年发布的USBl.1版本和2000年发布的USB2.0版本。其中1.1版本支持两种传输速率:1.5Mbps和12Mbps,主要应用在低速传输要求的场合;而2.0版本面向高数据率传输的场合,支持480Mbps的传输速度,并向下完全兼容USBl.1协议。在实际应用中,通常会遇到一些突发信号,需要对其进行高速采集,对数据进行高速传输,所以USB2.0标准自然成为首选。以Cypress公司的EZ-USBFX2系列中的CY7C68013芯片作为核心控制器,设计开发了一套符合USB2.0标准的高速同步数据采集器。
  
  1CY7C68013芯片
  
  Cypress公司的EZ-USBFX2系列中的CY7C68013,是目前市面上比较少的符合USB2.0标准的USB控制器之一。与其它同类芯片相比,它提供了4KB的FIFO和一个功能十分强大的GPIF(GeneralProgrammableInterface)模块。后者相当于一个可编程状态机,正是由于它的存在,使得CY7C68013比其它同类芯片具有强大的互联能力。图1是CY7C68013芯片的结构示意图,其主要特点如下:
  
  ·CY7C68013内部集成了一个增强型的51内核,其指令集与标准的8051兼容,并且在多方面有所改进。例如:最高工作频率可达48MHz,一个指令周期为4个时钟周期,两个UART接口,三个定时计数器,一个I2C接口引擎等。
  
  ·CY7C68013提供了一个串行接口引擎(SIE),负责完成大部分USB2.0协议的处理工作,从而大大减轻了USB协议处理的工作量,并且提供了4KB的FIFO保证数据高速传输的需要。
  
  ·为了满足与各种不同类型外设的互联需要,芯片中集成了一个GPIF模块,让用户可以按照外设的时序进行波形编辑,而不需要复杂的程序描述,就可以保证GPIF与内部.FIFO的协调工作,实现芯片与高速外围设备之间的逻辑连接和高速数据传输。这对于开发者来说是相当友好的。笔者就是利用这一特性,实现数据的高速同步采集及传输。
  
  图1
  
  2同步高速数据采集芯片AD7862
  
  2.1AD7862的结构
  
  AD7862是AD公司推出的高速、低功耗、双极性12位的A/D转换芯片,其中包含了两个独立的快速ADC模块(允许同时采样和转换两路信号)、4路模拟输入信号(VAl、VA2、VBl、VB2)、2.5V的

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