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数据采集作为人们获取信息的重要手段,它的应用范围也越来越广泛。现在的数据采集卡大部分为内置的,其使用很不方便、容易受电磁干扰的影响;而置于外部的数据采集设备多采用串口与主机通信,传输速度低,无法满足现在工业要求。研究一种使用方便,传输速度高的数据采集与传输系统会有广阔的市场前景。
本文将利用FPGA与USB2.0总线的性能优势开发一种高速的数据采集与传输系统。该系统由主机和设备两部分组成,主机端发送传输命令控制设备的运行,设备执行相应的数据采集和传输操作。根据系统的功能需要,本文将完成系统硬件设计、设备端开发和主机端软件开发。硬件主要由采集模块、FPGA模块、USB传输模块组成。设备端开发包括了对FPGA的逻辑开发,USB固件开发和基于PowerPC405的嵌入系统开发。对FPGA的逻辑开发包含对时钟资源进行配置提供系统的采样时钟,在FPGA内建立一个异步数据FIFO和DDR控制器将数据缓存在片外的SDRAM存储器中;USB的固件开发,其主要功能有响应主机标准请求的USB设备枚举和对USB接口的工作模式和功能进行定制;PowerPC405的嵌入式开发需要完成下载USB固件的任务并将数据由片外的SDRAM传输到USB片内RAM中。主机端软件包括USB驱动程序的安装和USB应用程序的编写,完成主机与设备之间的通信。
本文对系统的功能进行了测试,设备可正确响应主机的传输请求,完成对输入的模拟全电视信号的采集,并能快速准确的将采集到的数据传输到主机。