基于ISP1581的USB数据采集系统的实现

基于ISP1581的USB数据采集系统的实现

1.2 A/D采集模块

　　A/D采集模块由1片FPGA和2片A/D组成，完成4路信号的模/数转换。模数转换器选择的是AD7655芯片。AD7655是一款高速、低功耗4通道16位模数转换器,采用5 V单电源供电，模拟输入信号范围为0 V~5 V;高输入阻抗，可对4路模拟输入同时高速采样并进行数字化转换，采样速率最高可达1 MS/s，支持并行或串行接口。由于本采集系统要求对各路信号的相位严格一致，而AD7655只能同时对4个通道中的2路信号同时进行采样，因此，1片A/D仅连接了2路模拟信号。另外,为了保证所有通道信号的相位一致性，2片A/D需要使用同一个转换信号来控制转换的进行，故在电路连接时，把每个A/D芯片的转换信号(CNVST)管脚连接在一起，然后连接到FPGA上的转换信号输出管脚上，由FPGA输出的转换信号驱动。FPGA与A/D之间的数据读取采用总线的方式，将每一片A/D的读控制信号都独立连接到FPGA上，由FPGA控制各路采样数据的读取。采集电路连接如图2所示。

　　1.3 USB数据传输模块

　　USB数据传输模块是本系统的核心。要开发USB功能设备，首先需要对设计产品的功能进行全面了解，包括数据传输速率、传输类型、所需要的硬件资源等。在充分了解设计的产品后，要选择合适的USB接口芯片，如果选择得好，可以大大节省开发时间和费用。

　　USB接口芯片是一种集成了USB协议的微处理器，能自动对各种USB事件作出响应，以处理USB总线上的数据传输。所有的主机和设备上都至少含有1块实现其功能的USB接口芯片。按照不同的标准，USB接口芯片有如下几种分类方式，以功能分类则可以分为：主控制器芯片、集线器芯片、功能设备芯片；以使用方式进行分类则可以分为：带USB接口的专用MCU、带USB接口的通用MCU、纯粹的USB接口芯片。

　　本设计中选用了Philips公司的USB2.0接口芯片ISP1581，该芯片属于纯粹的USB接口芯片。这类USB接口芯片价格较低，接口方便，灵活性高，针对不同的硬件环境可以配合多种MCU使用，如单片机、DSP、FPGA[3-4]。ISP1581支持2种工作模式：通用处理器模式和断开总线模式。本设计中采用DSP来控制ISP1581，连接方式选用通用处理器模式，原理图如图3所示。