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USB2.0接口和DSP构成的高速数据采集系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍一个基于USB2.0接口和DSP的高速数据采集处理系统的工作原理、设计及实现。该高速数据采集处理系统采用TI公司的TMS320C6000数字信号处理器和Cypress公司的USB2.0接口芯片,可以实现高速采集和实时处理,有着广泛的应用前景。
  关键词:USB2.0CY7C68013DSP高速数据采集
  
  随着数字信号处理理论和计算机的不断发展,现代工业生产和科学技术研究都需要借助于数字处理方法。进行数字处理的先决条件是将所研究的对象进行数字化,因此数据采集与处理技术日益得到重视。在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域,更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集与处理技术。现在的高速数据采集处理卡一般采用高性能数字信号处理器(DSP)和高速总线技术的框架结构。DSP用于完成计算量巨大的实时处理算法,高速总线技术则完成处理结果或者采样数据的快速传输。DSP主要采用TI或者ADI公司的产品,高速总线可以采用ISA、PCI、USB等总线技术。目前,使用比较广泛的是PCI总线,虽然其有很多优点,但是存在如下严重缺陷;易受机箱内环境的影响,受计算机插槽数量的地址、中断资源的限制而不可能挂接很多设备等。USB总线由于具有安装方便、高带这、易扩展等优点,其中USB2.0标准有着高达4800bps的传输速率,已经逐渐成为计算机接口的主流。本文介绍一个采用USB2.0接口和高性能DSP的高速数据采集处理系统,主要是为光纤通信中密集波分复用系统的波长检测与调整所设计的,也可以应用于像图像处理、雷达信号处理等相关领域。
  
  1高速数据采集处理系统原理及器件选用
  
  整个高速数据采集处理系统的硬件构成为:高速ADC、高速大容量数据缓冲、高性能DSP和USB2.0接口。系统的原理框图如图1所示。
  
  高性能DSP采用TI公司的TMS320C6000系列定点DSP中的TMS320C6203B;高速ADC采用TI公司的ADS5422,14位采样,最高采样频率为62MHz;PC机接口采用USB2.0,理论最大数据传输速率为480Mbps,器件选用Cypress公司EZ-USBFX2系列中的CY7C68013;数据缓冲采用IDT公司的高速大容量FIFO器件IDT72V2113;程序存储在Flash存储器中,器件选用SST291E010。下面逐一介绍各个器件的主要特性。
  
  (1)TMS320C6203B
  
  TMS320C6203B是美国TI公司高性能数字信号处理器TMS320C6000系列的一种,采用修正的哈佛总线结构,共有1套256位的程序总线、两套32位的程序总线和1套32位的DMA专用总线;内部有8个功能单元可以并行操作,工作频率最大为300MHz,最大处理能力为2400MIPS;内部集成了外围设备接口,如外部存储器接口(EMIF)、外部扩展总线(XB)、多通道缓冲串口(McBSPs)和主机接口(HPI),与外部存储器、协处理器、主机以及串行设备的连接非常方便。
  
  (2)ADS5422
  
  ADS5422是由美国TI公司生产的高速并行14位模数转换器,其最高采样频率达到62MHz,采样频率为100MHz时,SNR为72dB,SFDR为85dB。模拟信号输入可以是单端输入方式或者差分输入方式,最高输入信号峰峰值为4V,单一5V电源供电。输出数字信号完全兼容3.3V器件,并且提供输入信号满量程标志以及输出数字信号有效标志,从而方便和其它器件的连接。
  
  (3)IDT72V2113
  
  IDT72V2113是由美国IDT公司生产的高速大容量先进先出存储器件(FIFO)。其最高工作频率为133MHz;容量为512KB,可以通过引脚方便地将容量设置成512K×9bit或者256K×18bit两种方式;IDT72V2113可以设置标准工作模式或者FWFT(FirstWordFallThrough)工作模式,并提供全满、半满、全空、将满以及将空等五种标志信号;非常方便进行容量扩展。容量扩展是IDT72V2113的一大特点,扩展方式可分为字长扩展和字深扩展。通过容易扩展可以由多片IDT72V2113形式更大容量的缓冲,并且电路连接简单、可靠。
  
  (4)CY7C68013
  
  CY7C68013是美国Cypress公司推出的USB2.0芯片,是一个全面集成的解决方案,它占用更少的电路板空间,并缩短开发时间。CY7C68013主要

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