基于USB接口的高速信号采集系统设计-微电子学与固体电子学专业论文.docx

独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘 要 信号采集系统作为工业自动化、智能化方向发展的必然产物，已在社会上得 到广泛应用，它也是虚拟仪器和软件无线电重点研究的对象之一。本论文针对高 速模拟信号处理设计了一款基于 USB2.0 接口的通用高速信号采集系统，当前的主 要任务是设计具有高速采样、还原并与计算机通信的硬件设备，目的在于通过固 件配置该硬件后能在计算机终端对其进行灵活多变的信号类处理与操作。 该信号采集系统着重于高速信号采样与还原，ADC 和 DAC 器件分别选择了 AD9054 和 AD9773，能实现 8 位分辨率、200MHz 速率信号采样和 12 位分辨率、 160MHz 速率数据信号还原；USB 接口芯片采用了 CY7C68013，通过操作其从属 FIFO 来实现与计算机之间的高速通信；硬件中还包含有 Cyclone II FPGA、 4M×16bit 的 SDRAM 和开关电源等相关电路。由于硬件电路采用了可编程器件， 因此可实现用户自定义配置，很大程度上满足采集系统灵活通用的要求。 本文叙述了此次设计的相关内容，重点讲述了硬件架构的设计和细节电路的 实现，并在现有硬件基础上对其 FPGA 代码、USB 接口芯片固件、上位机软件的 设计给出了简要的介绍；之后作者对该采集系统进行了测试与联调，结果表明该 系统实现了 1Vp-p 信号输入与输出、100MHz 速率的信号采样与还原、25MB/s 的 USB 通信速率、6~23V 宽直流电压供电的性能，并且已初步完成系统联调工作。 关键词：信号采集，USB2.0，高速 I ABSTRACT ABSTRACT As the natural product of industrial automation and intelligent, the signal acquisition system has been widely used in society, which is also a vital part of virtual instruments and software radio study. A universal high-speed signal processing acquisition system based on USB2.0 has been designed for high-speed analog signal processing in this topic. The current major task is to design a hardware device with the function of high-speed sampling, restore as well as the function of communicating with compute so that flexible signal processing and operations can be realized in computer terminal by configuring firmware. This signal acquisition system focus on high-speed signal sampling and reduction, AD9054 and AD9773 are chosen as ADC device and DAC device, respectively, 8-bit resolution, 200MHz signal sampling rate and 12-bit resolution, 160MHz speed data signal reduction can be achieved. USB interface chip CY7C68013 is used, by