基于USB的高精度多通道数据采集卡设计

模块2实现在DMA模式下FPGA向主机的批量数据传输。同步DMA的时序图如图8所示(时钟由FPGA提供)。

本系统使用一个状态机实现该功能，状态机在“查找”和“传输”两个状态之间切换。系统启动以后首先进入查询FIFO的状态，在查询到FIFO中的数据量大于一个USB数据包(2 040 bit)时，状态机进入到“传输”状态。在“传输”状态下，按照上述同步。DMA写时序，首先传输6 bit包头，然后传输2 040 bit数据，最后传输2 bit数据校验。在数据传输的过程中，电路要一直查询DMAING的状态，检测到：DMAING为低时要暂停数据传输。在传输完2 kB数据后，状态机再转入到“查询”状态，进行下一轮数据传输状态。
系统当前的工作时钟为20 MHz，在USB接口处可以达到的最大带宽约为10 MB，系统分频给A／D的时钟为5 MHz，这样可以保证A／D接口的最大带宽达到3 MB。在Flash接口处的带宽约为5 MB。将时钟速度提升l倍，则USB口的传输能力可以达到约20 MB。
数据处理与储存模块主要是FPGA将高速A／D采集到的数据进行打包、暂存。本套电路中使用了一片由，TI公司生产的高速静态RAM IS61-LV51216作为数据暂存器件；由FPGA对这片RAM存储器进行监控。

4 结束语
采用USB协议的数据采集卡可以满足对数据进行多通道的高精度采集、处理和传输，在数据有效采集的情况下，摆脱了对端口的依赖。