基于USB的高精度多通道數據采集卡設計

3 FPGA邏輯電路
圖4為采集傳輸系統中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作為控制和信號處理芯片。EPlC6Q240型FPGA芯片具有強大的硬件邏輯功能，總邏輯單元達5 980個(gè)，有I／O引腳181個(gè)，92 160位的內部存儲單元，20個(gè)RAM單元，2個(gè)鎖相環(huán)。利用這些強大的功能，可以很容易進(jìn)行模塊控制和數據動(dòng)態(tài)濾波。如圖4所示，通過(guò)FPGA對A／D進(jìn)行采樣控制，將A／D采樣的數據進(jìn)行數字濾波后傳送到RAM中進(jìn)行，或是直接通過(guò)USB模塊將數據床送到電腦中進(jìn)行處理。
采用VerilogHDL硬件語(yǔ)言編程來(lái)對A／D采集，RAM傳輸，USB傳輸等進(jìn)行控制信號輸出，并對采樣的數據進(jìn)行數字濾波。
A／D數據接口模塊實(shí)現對ADS8364數據的采樣，采樣后的數據進(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為／HOLDA，／HOLDB，／HOLDC；
(2)數據輸出模式以及通道選擇信號為A0，A1和A2；
(3)讀控制信號為／RD。

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