基于USB的高精度多通道数据采集卡设计

3 FPGA逻辑电路
图4为采集传输系统中FPGA与各模块的连接。

整个电路选用Altera公司推出的新一代低成本的Cyclone系列FPGA器件EPlC6Q240作为控制和信号处理芯片。EPlC6Q240型FPGA芯片具有强大的硬件逻辑功能，总逻辑单元达5 980个，有I／O引脚181个，92 160位的内部存储单元，20个RAM单元，2个锁相环。利用这些强大的功能，可以很容易进行模块控制和数据动态滤波。如图4所示，通过FPGA对A／D进行采样控制，将A／D采样的数据进行数字滤波后传送到RAM中进行，或是直接通过USB模块将数据床送到电脑中进行处理。
采用VerilogHDL硬件语言编程来对A／D采集，RAM传输，USB传输等进行控制信号输出，并对采样的数据进行数字滤波。
A／D数据接口模块实现对ADS8364数据的采样，采样后的数据进行滤波处理。本模块对ADS8364的控制引脚有：
(1)模拟采样通道控制信号为／HOLDA，／HOLDB，／HOLDC；
(2)数据输出模式以及通道选择信号为A0，A1和A2；
(3)读控制信号为／RD。

首先将5 MHz时钟和使能信号相与产生新时钟，使用该时钟驱动一个20个状态的状态机。在计数器值为15时将HOLDa，HOLDb，HOLDc置0，启动一次数据采样。在计数值为2～3，4～5，6～7，8～9，10～ll，12～13且相应的通道得到使能时，分别发出通道l至通道6的通道地址。在计数值为3，5，7，9，ll，13时发出读信号读取相应通道的数据。在计数值为15时发出采样完毕信号，指示6通道数据已经采集完毕。
USB控制电路分两个模块完成。模块1实现主机向FPGA寄存器单元的配置，模块2实现FPGA向主机的数据包输出。