USB读数装置及上位机的设计

摘要：数据采集系统是将传感器输出的模拟信号进行采集，转换成数字信号，然后送入计算机进行处理，并按所需要的形式输出处理结果的系统。但在一些应用场合，数据采集后无法立即进行数据分析，因而把数据存入记录器，事后由读数装置把数据从记录器中读取到计算机中处理分析。为此介绍了一套基于USB和FPGA的读数装置，利用该装置可以将记录器中的数据读取到计算机上。
关键词：USB；FPGA；CY7C68013

数据采集在信息处理系统中占有不可替代的地位，它是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的，主要研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等作业，具有很强的实用性。数据采集技术已经在雷达、通信、水声、遥感、语音处理、智能仪器、工业自动化以及生物医学工程等众多领域得到广泛的应用。数据采集器一般包括数据采集部分和数据处理传输部分。前者包括信号的滤波、放大、采样、保持、转换、存储等部分，后者包括数据读取、传输及微机接口部分。

1 系统结构及硬件电路设计
1．1 系统的结构框图及工作原理
本系统主要由四个模块构成：FLASH存储器模块、FPGA控制模块、USB接口控制模块及电源模块。如图1所示。

其工作原理是：FLASH模块存储数据，作为记录器的数据源；FPGA模块作为读数装置的控制器，读取FLASH的数据并传输给USB控制接口模块；USB控制芯片接收来自上位机的命令，并与FPGA通信来执行用户需要的操作；电源模块为各模块提供稳定电源。
1．2 电源管理模块
本系统中芯片的工作电压有5 V、3．3 V、2．5 V。由于计算机的USB接口可以提供5 V电源，最大为500 mA的电流，对于此系统已足够，所以本系统的5 V电源直接由USB供电，并利用5 V电源经过电压调节器AMS1117调整出3．3 V和2．5 V电源。