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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

内部电压基准以及一个12位的高速并行接口。芯片正常运行时功耗只有60mW,当使用节电方式时,只有50μW,对于自带电源的USB设备这种低功耗无疑是一种优点。该芯片的内部结构如图2所示。每个ADC都有一个两通道的多路选择器,芯片通过地址信号A0分别选通VAl、VA2或VBl、VB2,当一个CONVST信号到来时,同时转换地址A0选中的两路信号。
  
  2.2AD7862的控制时序
  
  AD7862的控制时序如图3所示。在USB2.0同步高速数据采集器中,利用GPIF实现图3所示的时序控制。其中CONVST是转换开始启动信号,下降沿触发两路ADC开始装换;BUSY信号在CONVST信号触发后;变成并保持为高电子状态,直到两路ADC转换完毕,才又回到低电平;地址A0用于对两路模拟信号的选择,CS信号和RD信号分别是芯片使能信号以及读允许信号。两者第一次同为低电平时,读出第一组ADC转换的数据;在第二次为高电平时,读出第二组ADC转换的数据。使用AD7862值得注意的一点是该芯片提供了电源管理功能,当芯片将第二组数据读出后,CONVST信号继续保持低电平,芯片进入休眠模式。这时芯片的功耗只有50μW。这一点对于现在的便携式设备十分重要。
  
  3同步高速数据采集器的硬件设计
  
  传统的高速数据采集卡一般都采用PCI总线设计,但是笔记本电脑以及大部分便携式设备是没有PCI插槽的。利用USB2.0技术,不仅保证了较高的数据传输率(传输率最大可以达到480Mbps),同时还具有便携和无需外加电源等优点。图4是系统的结构示意图。它的工作原理是:在GPIF模块的控制下,由AD7862对目标进行等间隔采样,然后将采样结果通过GPIF传送到CY7C68013的内部FIFO中缓存;当采集一定量的数据后,CY7C68013自动将数据打包(不需要8051的介入),通过USB总线传输到PC机中进行数据处理。由于有GPIF的硬件支持,CY7C68013中的8051内核只是在很少的时间内,对控制进行了辅助处理,大部分工作由GPIF硬件完成。这样8051还可以与其他外设进行互联等工作。在高速数据采集器上附加了两路
  
  
  
  RS-232接口,用于将GPS数据和高精度智能测深仪的数据中转到主控计算机上,大大方便了新近推出的笔记本电脑与传统外设之间的联系。因为新近推出的笔记本电脑大多不具有RS-232接口,而那些野外观测仪器大多只能通过RS-232接口进行数据交换。
  
  对于CY7C68013来说,其配置和固件都是软的,存储在外部的E2PROM中,上电时从I2C总线自动装载到片内RAM中,修改起来十分方便,便于固件升级。由于CY7C68013提供了丰富的I/O口,所以进行功能扩展也是很方便的,例如增加一个GPIB数据口等。
  
  4软件设计
  
  USB设备的软件设计包括三方面:固件设计、硬件驱动程序设计以及高级应用程序的设计。
  
  4.1固件(firmware)设计
  
  Cypress公司为CY7C68013提供了一个开发框架,可以在KEILC51环境下开发。由于开发框架的引入,从而大大缩短了用户的研发周期。该框架由以下几部分组成:
  
  (1)FW.C中包含了程序框架的MAIN函数,管

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