【正文】 則執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送函數(shù)如下 While TRUE 主循環(huán) if GotSUD 等待 SUDAV SetupCommand 指向 setup 指令 GotSUD FALSE 清除 SUDAV 標(biāo)志位 TD_Poll 2 用戶定義功能程序 wr_usbc 分析 下面分別介紹主程序中的兩個(gè)函數(shù) TD_Init 函數(shù)和 TD_poll 函數(shù) ① TD_Init 函數(shù) 25 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) TD_Init 是 CY7C68013 的初始化程序它是在 EZUSB 重新枚舉和開始任 務(wù)分配前調(diào)用的其初始化工作主要完成以下內(nèi)容 l 設(shè)置 EZUSB 的 CPU 的時(shí)鐘頻率和 slaveFIFO 接口時(shí)鐘頻率均為 48MHz 2 設(shè)置 EZUSB 傳輸方式為 BULK 方式并設(shè)置相關(guān)的端點(diǎn)的傳輸方向 ② TD_Poll 函數(shù) TD_Poll 函數(shù)是用戶自己要實(shí)現(xiàn)功能函數(shù)在這個(gè)函數(shù)中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將 數(shù)據(jù)寫入輸出端點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)等待 PC 機(jī)的讀取在 USB 循環(huán)調(diào)用的過程中不 斷執(zhí)行用戶程序不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸 在 TD_poll 函數(shù)中執(zhí)行讀取數(shù)據(jù)傳輸程序首先判斷緩沖區(qū)是否滿標(biāo)志 如果不滿則開始讀取 8 位數(shù)據(jù)也就是 AD 的數(shù)據(jù)并把緩沖區(qū)的地址指針 加 1 保證數(shù)據(jù)不會被后來的數(shù)據(jù)覆蓋并保存在下一個(gè)地址中讀完 512 個(gè) 數(shù)據(jù)后緩沖區(qū)滿這時(shí)可以開始傳送數(shù)據(jù)由于 USB 總線上是以字節(jié)為單 位傳輸 數(shù)據(jù)而數(shù)據(jù)是按照字來記數(shù)因此把讀取的數(shù)據(jù)記數(shù)器放大兩倍 然 后 把 字 節(jié) 數(shù) 變 量 的 高 字 節(jié) 和 低 字 節(jié) 分 別 賦 給 端 點(diǎn) 2 的傳輸字節(jié)計(jì)數(shù)器 EP2BCH 和 EP2BCL 完成該過程之后程序根據(jù)主機(jī)單位請求開始自動傳 送數(shù)據(jù) ③ 數(shù)據(jù)讀取函數(shù)
。 5v 輸 入 電 壓 范 圍 超 范 圍 指 示 AD1671 是 28 腳 DIP 封裝其主要引腳圖如 41 所示 圖 41 AD1671 引腳圖 12 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) 表 41 AD1671 引腳主要功能表 BP0UP0 引腳 意義 AIN 22 23 模擬輸入 BIT2 BIT11 123 數(shù)據(jù)位 211 BP0UP0 26 單極性或雙極性輸入配置 DAV 16 數(shù)據(jù)可輸出上升沿有效 ENCODE 17 在 ENCODE 上升沿對模擬信號抽樣 MSB 14 轉(zhuǎn)換最高位選擇數(shù)據(jù)模式 OTR 15 超范圍指示高電平為超出 SHA OUT 25 不接為雙極性輸入 4 ． 1． 2 AD 轉(zhuǎn)換電路其它芯片選擇 模擬輸入采用雙端輸入放大電路采用 BURRBROWN公司的 INA111 儀表 放大器該放大器具有高速度低偏置 最大 500pV 低偏置電壓漂移 最大 5 0 μ v C 高共扼抑制比 最小 106dB 等特點(diǎn) INA111 在放大倍數(shù)為 10 倍時(shí) 其帶寬仍達(dá) 2MHz 因此用在高速數(shù)據(jù)采集中非常合適 電路中采用 AD1671 作為 AD 轉(zhuǎn)換芯片模擬信號輸入范圍為 5v5v IDT7133 是一個(gè)容量 2K 雙口 RAM 用于緩存數(shù)據(jù) 8254 是一個(gè)三通道的定時(shí) 計(jì)數(shù)器用于為 AD 轉(zhuǎn)換提供觸發(fā)信號同時(shí)用于轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)存儲的同步 電路中使用了一個(gè)雙口 RAM 作為數(shù)據(jù)緩存因?yàn)楦髀沸盘柌杉俾士赡芨鞑? 相同并且因?yàn)? USB 傳輸采用中斷方式總線上帶寬可能被其它優(yōu)先級更高的 傳輸方式 如同步傳輸 占用造成傳輸延時(shí)使采集速率和 USB 總線上的速率 不匹配為此把數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存是必要的 緩存采用 IDT 公司雙端口隨機(jī)存儲器 IDT7133 雙口 RAM 讀寫速度 55ns 其寫周期時(shí)序圖如圖 43 所示 [11] 要求片選信號 CE 的時(shí)間 40ns 數(shù)據(jù)保持時(shí)間 tDW 25ns tDH 5ns IDT7133 引腳如圖 42 所示 采集電路使用 ADV 信號作為存儲器片選 EC 信號雙口 ARM 的右側(cè)讀寫 信號 Rw 由 RwRLBRWRUB 管腳控制這兩個(gè)管腳接地則右口始終為 寫狀態(tài)因此雙口 RAM 右側(cè)的寫完全由片選信號 CE 即 DAV 信號 控制在 ADV 信號的上升沿將數(shù)據(jù)存入 RAM 雙口 RAM 右側(cè)的地址是由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 CD4040 構(gòu)成的電路產(chǎn)生的 13 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) CD4040 是一個(gè)帶進(jìn)位的有 12 個(gè)狀態(tài)的計(jì)數(shù)器在每個(gè)輸入時(shí)鐘的下降沿計(jì)數(shù) 狀態(tài)加一給 RESET 加一個(gè)高電平的復(fù)位信號將使計(jì)數(shù)狀態(tài)復(fù)零該計(jì)數(shù)器的 輸入脈沖信號是由 8254 的 OUT1 引腳提供的 8254 時(shí)鐘頻率最高為 8M 而 P89C6XX2 的 Pl0 引腳在外接晶振為 16MHz 的時(shí)候能編程產(chǎn)生占空比為 50 頻率為 122Hz8MHz 的時(shí)鐘信號因此 8254 的時(shí)鐘頻率由 Pl0 經(jīng)兩次分頻后 得到 8254 的通道 1 工作在方波發(fā)生器方式周期與 AD 轉(zhuǎn)換周期相同通道 0 為頻率發(fā)生器 GATE1 與 OUT0 相連 OUT0 負(fù)脈沖的上升沿使方波發(fā)生器 重新計(jì)數(shù)產(chǎn)生的方波經(jīng)反相后作為地址產(chǎn)生器的輸入脈沖其下降沿使地址 加一計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)引腳 QH 與另一控制信號相或后產(chǎn)生復(fù)位信號即計(jì)數(shù)到 K2 RAM 的容量 或控制信號高電平時(shí)地址復(fù)位這樣就使 AD 轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)寫入 達(dá)到了同步 圖 42 IDT7133 引腳圖 14 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) 圖 43 IDT7133 寫時(shí)序圖 如圖 42 所示 IDT7133 具有兩個(gè)獨(dú)立端口為了對其區(qū)分分別加下標(biāo) L Left 和 R Right 表示以下管腳說明未加下標(biāo) IO0IO15 數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù) A0A10 址線進(jìn)行片內(nèi)存儲單元尋址可尋址 2KB 片內(nèi)有地址 鎖存器在寫入周期時(shí)地址被鎖存 CE 片選端低電平有效使芯片的控制邏 輯和輸入緩沖區(qū)處 于工作狀態(tài)當(dāng) CE 高電平時(shí)芯片處于低功耗備用狀態(tài) RWUB 高字節(jié)讀寫控制端高電平時(shí)為讀操作低電平為寫操作 RWLB 低字節(jié)讀寫控制端高電平時(shí)為讀操作低電平為寫操作 OE 輸出允許端 BUSY 忙信號與仲裁有關(guān) 4 ． 1． 3 AD 轉(zhuǎn)換電路原理 單片機(jī)首先將用戶對采樣電路的配置要求 參數(shù) 如采樣率采樣點(diǎn)數(shù)等 的預(yù)置初值后寫入相應(yīng)寄存器其中 8254 通道 0 被設(shè)為頻率發(fā)生器用于產(chǎn)生 AD 轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號其工作時(shí)序圖如圖 44 示 15 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) 圖 44 AD 轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 圖中 t 800ns 是轉(zhuǎn)換時(shí)間 tENC 是轉(zhuǎn)換信號脈沖寬度 20ns t 50ns C ENC tDAV 是 DAV 信號脈沖寬度 150ns tDAV 300ns TD0 tSS 20ns 典型值 75ns ENC0DE 信號上升沿開始轉(zhuǎn)換 DAV 下降沿可用于鎖存前一個(gè)數(shù)據(jù)上升沿可 用于把當(dāng)前數(shù)據(jù)存入存儲器 圖 45 AD 轉(zhuǎn)換部分 原理圖 16 基于 USB 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計(jì) 4 ． 2 多路選擇電路設(shè)計(jì) 多路信號選擇電路如圖 46 所示電路采用 307 多路復(fù)用器進(jìn)行多路 信號的選擇 307 集成了兩個(gè) 8 路復(fù)用器通道選擇由 A0 Al A2 選擇 EN 為 0 時(shí)禁止為 1 時(shí)接通 A 組和 B 組分別由 COMACOMB 輸出該電路 可選擇 16 路單端輸入或 8 路差分輸入 差分輸入時(shí)圖中兩個(gè)開關(guān)都斷開 開關(guān) 采用 321 雙模擬開關(guān)分別由 Q3Q4 控制 差分信號分別從 A 組 B 組對 應(yīng)的 COMACOMB 端口輸入單端輸入時(shí) B 組接地則輸入 A 組信號 A 組接 地則輸入 B 組信號方式選擇由 CY7C68013 控制經(jīng)五位鎖存器 MC10175 鎖存 MC10175 的 coel 為 0 時(shí)輸入數(shù)據(jù)為 l 時(shí)鎖存 [12] 圖 46 多路信號選擇電路 307 為高精度單片的 CMOS 模擬多路開關(guān)是雙組八選一的多路開關(guān) 它的導(dǎo)通電阻很低不到 1000 且各通道之間的導(dǎo)通電阻之差在 50 內(nèi)在其專 用的模擬信號范圍之內(nèi)每一通道導(dǎo)通電阻值基本不變誤差不超過 70 它們相 o 對于溫度的漏電流也比較低在 85 C 時(shí)小于 5nA 這些開關(guān)的轉(zhuǎn)換速度很快 tTBans 小于 250ns 307 是用改進(jìn)的 44V 硅門工藝技術(shù)制造而成的設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步使得 電荷注入特別低小于 10PC 且有可靠的靜態(tài)放電保護(hù)其 ESD 大于 2020V 開 關(guān) 可 用 45V30V 單 電 源 供 電 也 可 用 177。 25v 05v 1