基于USB的高精度多通道數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)

3 FPGA邏輯電路
圖4為采集傳輸系統(tǒng)中FPGA與各模塊的連接。

整個(gè)電路選用Altera公司推出的新一代低成本的Cyclone系列FPGA器件EPlC6Q240作為控制和信號(hào)處理芯片。EPlC6Q240型FPGA芯片具有強(qiáng)大的硬件邏輯功能，總邏輯單元達(dá)5 980個(gè)，有I／O引腳181個(gè)，92 160位的內(nèi)部存儲(chǔ)單元，20個(gè)RAM單元，2個(gè)鎖相環(huán)。利用這些強(qiáng)大的功能，可以很容易進(jìn)行模塊控制和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)濾波。如圖4所示，通過FPGA對A／D進(jìn)行采樣控制，將A／D采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后傳送到RAM中進(jìn)行，或是直接通過USB模塊將數(shù)據(jù)床送到電腦中進(jìn)行處理。
采用VerilogHDL硬件語言編程來對A／D采集，RAM傳輸，USB傳輸?shù)冗M(jìn)行控制信號(hào)輸出，并對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波。
A／D數(shù)據(jù)接口模塊實(shí)現(xiàn)對ADS8364數(shù)據(jù)的采樣，采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。本模塊對ADS8364的控制引腳有：
(1)模擬采樣通道控制信號(hào)為／HOLDA，／HOLDB，／HOLDC；
(2)數(shù)據(jù)輸出模式以及通道選擇信號(hào)為A0，A1和A2；
(3)讀控制信號(hào)為／RD。

首先將5 MHz時(shí)鐘和使能信號(hào)相與產(chǎn)生新時(shí)鐘，使用該時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)一個(gè)20個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。在計(jì)數(shù)器值為15時(shí)將HOLDa，HOLDb，HOLDc置0，啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)采樣。在計(jì)數(shù)值為2～3，4～5，6～7，8～9，10～ll，12～13且相應(yīng)的通道得到使能時(shí)，分別發(fā)出通道l至通道6的通道地址。在計(jì)數(shù)值為3，5，7，9，ll，13時(shí)發(fā)出讀信號(hào)讀取相應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。在計(jì)數(shù)值為15時(shí)發(fā)出采樣完畢信號(hào)，指示6通道數(shù)據(jù)已經(jīng)采集完畢。
USB控制電路分兩個(gè)模塊完成。模塊1實(shí)現(xiàn)主機(jī)向FPGA寄存器單元的配置，模塊2實(shí)現(xiàn)FPGA向主機(jī)的數(shù)據(jù)包輸出。