基于FPGA和USB的高速数据采集传输系统设计与实现

本文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）和USB（Universal Serial Bus）的高速数据采集与传输系统的详细设计。研究者高迎慧和侯忠霞针对新一代Xilinx II-PRO FPGA以及CY7C68013 USB接口芯片进行了深入合作，提出了一个创新的系统架构。 系统的核心是FPGA，它作为数据采集与传输的关键组件，负责对外部接口的管理、高速数据缓存的控制以及与A/D采样电路的同步。A/D采样电路将输入的中频信号转化为低电压差分信号（LVDS），这种信号格式适合于高速数据传输，能够有效减少噪声干扰并提高数据传输的可靠性。 LVDS传输方式在此系统中起到了关键作用，由于其低电压、差分的设计，能够在不增加功耗的情况下实现长距离、高速的数据传输，这对于高速数据采集系统来说至关重要。FPGA中的功能模块包括但不限于数据接收、处理和存储单元，这些模块协同工作以确保实时高效的数据处理。 USB2.0的480Mbps高速传输速率使得它成为理想的接口选择，它提供了即插即用和热插拔功能，使得数据传输更为便捷。USB接口芯片CY7C68013负责实际的USB通信，将FPGA处理后的数据打包并通过USB总线传输到个人计算机（PC），或者接收并解析来自PC的配置数据。 整个系统的构建旨在满足高速数据采集与传输的需求，通过集成FPGA的灵活性和USB的高速特性，实现了数据采集的高效性和数据传输的稳定性。实验证明，该系统成功地达到了设计目标，对于工业过程控制、计算机测控技术等领域有着重要的应用价值。 文章最后强调了该系统的实用性，尤其是在需要处理大量实时数据的场景下，如工业自动化监控、测试设备等。关键词集中在数据采集、高速传输、FPGA、USB和LVDS技术上，表明了文章的技术焦点。通过这篇文章，读者可以深入了解如何利用现代硬件技术构建高性能的数据采集系统。