双通道同步高速数据采集器的设计
摘要：本文设计了一种 Windows 操作系统环境下通过 USB 接口实现 的双通道同步高速数据采集器。该采集器利用 FT2232H 接口芯片完成上位机 USB 口与 ADC 转换器件之间的数据通讯。采集器中设置有一个微处理器(MCU)， 上位机通过 USB 口发布命令给数据采集器，可以控制采样频率、数据长度及 数据传输速率等参数。该采集器设置有两路同步工作的 ADC，可实现双通道信 号高速采集，最高采样频率可以达到 10MSPS。 引言
作为信号处理的第一步，数据的采集传输成为影响系统性能的重要环节。 RS232 等传统串口不仅难以满足高速要求，且被主流笔记本所摒弃，而 USB 接 口具有连接方便，高速，即插即用，支持热插拔等优点，使其成为 PC 机的标 准配置，应用范围越来越广。很显然，利用 USB 标准实现对仪器仪表输出的 模拟信号采集和数据传输已经成为趋势。梁鸿翔等人利用 Cypress 公司的 USB 控制芯片 CY7C68013 和同步数据采集芯片 AD7862 实现双通道信号的同步采 集传输，但其驱动开发复杂，灵活性差等缺点，限制了其应用范围。本文采用 FT2232H 作为 USB 协议转换芯片，连接两路独立的 ADC，配套底层驱动，避 免了驱动开发的难题，而且灵活性好，可扩展性高。 系统组成
本文数据采集器由 MCU，FT2232H 接口芯片，两路 ADC(本文为 ADC1173)和电源转换电路等组成，其结构框系统硬件设计
系统硬件设计主要包括电源部分设计，各器件之间的接口设计和一些辅 助电路设计。本文采用 TPS54140 电源芯片，外部 24V 电压供电，转换为系统 所需的 3.3V。系统硬件电路设计的重点是 FT2232H 与 ADC 的接口设计和
FT2232H 与 MCU 的接口设计。 FT2232H 与 ADC 的接口设计
FT2232H 是 FTDI 公司生产的 USB 与并行接口协议转换芯片。其具有两 个多用途的 UART/FIFO 控制器，每个控制器拥有 8K 字节缓存(发送和接收各 4K 字节缓存)，通过其官网提供的配置软件可以分别对其进行功能配置，应用 方便简单。该芯片还提供在多种系统下的底层驱动，并提供两种驱动方式， VCP(Virtual Com Port)和 D2XX(Direct Drivers)。本文采用 D2XX 驱动方式，将 其配置成两路相同的 FT245 异步 FIFO 接口。
将 FT2232H 的两个 UART/FIFO 控制器的数据线分别与两路 ADC 的数 据输出线相连。接口具体连接方法如图 2 所示。MCU 根据上位机命令，设置 CLK 信号输出频率，以决定 ADC 的采样频率。由于 ADC1173 在 CLK 的下降 沿启动数据采集，上升沿输出采集的数据，而 FT2232H 在 WR 的下降沿将数 据读入 FIFO 缓存，所以只需将 CLK 信号设置相应延时并反相后接入 FT2232H 的 WR(A/B)信号，即可实现数据的同步高速采集传输，其时序如图 3 所示。
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双通道同步高速数据采集器的设计
