程序设计 - 一种高速实时数据采集系统的设计方案

　　5 GPIF II 接口与FPGA 程序设计

　　在整个硬件系统中，FPGA 与CYUSB3014 之间的数据传输速度是决定整个系统性能的关键。Cypress 在GPIF 的基础上设计 了可编程GPIF-II 接口，该接口可工作于主控或从属方式，支持32 位数据总线，接口频率最高可达100MHz，有异步和同步两种时序。在本系统中，为了达到更高的数据传送效率，根据GPIF-II 接口时序，编写了相应的FPGA 程序，实现了在FPGA 和CYUSB3014之间的高速数据传输。实测结果表明，FPGA 和CYUSB3014 之间的数据传输速度最高达到了200Mbytes/s，完全满足本系统要求。下文是数据传输状态机的部分代码：

　　

　　6 USB 固件设计

　　CYUSB3014 集成了一片ARM9 核心的处理器，完成USB 初始化、枚举、数据传输管理等工作。固件开发使用开源的gcc 编译器和Eclipse 集成开发环境，下面是用于管理数据传输的部分代码：

　　

　　7 上位机驱动和软件设计

　　Cypress 提供了基于WDF 的驱动程序模块，WDF（WindowsDriver Foundation）是microsoft 推行的驱动开发框架，用来替代之前的WDM 框架。WDF 框架对WDM 进行了封装和继承，与WDM相比，WDF 框架的驱动开发更简单方便，尤其是简化了电源管理和PNP（Plug and play）方面的工作量。根据该系统的实际需要，对驱动代码进行了修改并编写了应用程序，能够稳定可靠地采集数据，表明该系统满足了预期的设计要求。

　　8 结语

　　本文的高速实时数据采集系统的设计方案，首先对传感器输出信号进行放大滤波处理，然后将其转换为数字信号。实践证明，USB 3.0 在USB 2.0 的基础上大大提高了数据传输速率，实时性也有很好的增强，能够满足高速实时数据采集的要求，在数据采集和测试测量领域必将大显身手。