EZ-USB FX2的数据采集和传输系统设计

摘要 设计一种以FPGA和EZ-USB FX2为核心的高速数据采集和传输系统。该系统以FPGA为数据采集和数据传输的桥梁，由A／D转换器采集的数据在经过FPGA后，传输给EZ-USB FX2的内部端点，最后由EZ-USB FX2传输给上位机。论文给出了系统的硬件结构和相关的软件程序设计。FX2的应用简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，并实现了数据的高速采集与传输。该系统非常适合应用于便携式的测量仪器。
关键词 EZ-USB FX2 FPGA VC++ 固件设计TLC5510 数据采集

引 言
随着社会的发展和技术的进步，各种计算机的外围接口不断的推陈出新。USB接口已渐渐成为现今个人计算机上最重要的接口之一，并以其传输速度快、使用方便和价格低廉等特点成为现今一般消费性电子产品和工业控制设备上不可缺少的接口。Cypress公司的EZ-USBFX2是一个USB2．0集成外围控制器，它具有通用串行总线(USB)的3种传输模式：1．5 Mb／s的低速模式，12 Mb／s的全速模式，480 Mb／s的高速模式。因此，本设计选用USB2．0芯片CY7C68012、Altera公司的FPGA和TLC5510组成一个通用的数据采集和传输系统。该系统结构简单，采集和数据传输可靠，能够满足现今高速设备的要求。

1 系统硬件设计
本系统主要分为两个部分，一部分是由2片TLC5510和FPGA构成的数据采集模块，另一部分是由FPGA和EZ―USB FX2构成的数据传输模块。系统的框图如图1所示。

(1)数据采集模块
经过调理后的信号进入模数转换电路，选用的高速AD芯片是TI公司的TLC5510。TLC5510是CMOS、8位、20 Msps的模数转换电路。它采用半闪速结构，单电源5 V工作时，功耗只有100 mW，内含采样和保持电路，具有高阻抗方式的并行接口和内部基准电阻。与闪速转换器相比，半闪速结构减少了功率损耗和晶片尺寸。通过在两步过程中实现转换，可以大量地减少比较器的数目，转换数据的等待时间为2．5个时钟周期，且高速转换的同时能够保持较低的功耗。TLC5510与FPGA的接口电路如图2所示。