一种基于USB的多功能数据采集卡的制作方法

本实用新型涉及电子数据采集领域，具体涉及一种基于usb的多功能数据采集卡。

背景技术：

近年来，为了满足计算机用于数据采集与控制的需要，国内外非常多的厂商生产了各种各样的数据采集卡。随着信息社会的飞速发展，信号与信号之间的处理技术的变的非常重要。数据采集作为数字信号处理的前期工作，在整个数字信号系统中起到关键性，乃至决定性的作用。实时信号处理、数字图像处理等领域对高速、高精度的数据采集卡的需求越来越大。

由于计算机的广泛的应用，数据的采集显得至关重要，它是计算机与外部连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别也很大，数据采集卡从被测单元中采集非电量或电量信号，送到上位机中进行分析、处理。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种数据接口多、能够接收异步串口数据、同步串口数据和自定义lvds数据、可灵活定制改变接口的基于usb的多功能数据采集卡。

为了解决上述技术问题，本实用新型所述采集卡包括电源模块、rs422通讯模块、sdram存储模块、usb微控制器、fpga主控模块、数据采集接口、电源接口、usb接口。

所述数据采集接口分为同步采集数据接口、异步数据采集接口、lvds数据采集接口、自定义数据采集接口；

所述同步采集数据接口和异步数据采集接口通过rs422通讯模块与fpga主控模块的信号采集端相连；

所述lvds数据采集接口、自定义数据采集接口直接与fpga主控模块的信号采集端相连；

所述电源模块的供电端与电源接口相连，电源模块的输电端分别与rs422通讯模块、fpga主控模块、sdram存储模块、usb微控制器相连进行供电；

所述fpga主控模块与sdram存储模块相连进行信息存储；

所述fpga主控模块与usb微控制器互通相连；usb微控制器与usb接口互通相连；fpga主控制器通过usb接口电路将采集的数据上传至上位机软件中。

进一步的，所述fpga主控模块选用altera公司型号为ep4ce6f256的fpga。

进一步的，所述usb微控制器型号为cy7c68013a。

进一步的，所述usb接口为ez-usbfx2。

进一步的，所述自定义数据采集接口为并行数据采集接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、采集数据接口丰富，可以应对大部分数据采集。

2、不仅可以进行数据采集，同时还可以作为数据发生器进行使用。

3、可以产生lvds数据及rs422数据，并通过数据接口向外部发送，根据外部对所需的信号要求向外发送采集卡内部产生的数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本实用新型所述采集卡包括电源模块、rs422通讯模块、sdram存储模块、型号为cy7c68013a的usb微控制器、altera公司型号为ep4ce6f256的fpga主控模块、数据采集接口、电源接口、ez-usbfx2的usb接口。

所述数据采集接口分为同步采集数据接口、异步数据采集接口、lvds数据采集接口、自定义数据采集接口(并行数据采集接口)；

所述同步采集数据接口和异步数据采集接口通过rs422通讯模块与fpga主控模块的信号采集端相连；

所述lvds数据采集接口、自定义数据采集接口直接与fpga主控模块的信号采集端相连；

所述电源模块的供电端与电源接口相连，电源模块的输电端分别与rs422通讯模块、fpga主控模块、sdram存储模块、usb微控制器相连进行供电；

所述fpga主控模块与sdram存储模块相连进行信息存储；

所述fpga主控模块与usb微控制器互通相连；usb微控制器与usb接口互通相连；fpga主控制器通过usb接口电路将采集的数据上传至上位机软件中。

若被采集数据为rs422数据，则数据通过数据接口先到达rs422模块，rs422模块是由驱动芯片和接收芯片ds26lv31tm和ds26lv32atm组成。ds26lv31tm芯片拥有低静态电流icc为9ma，ds26lv32atm芯片拥有低静态电流icc为125ua，使得其适合功耗敏感性应用。此模块可完成3通道的同步数据采集与发送，或是4通道的异步数据采集与发送。r422模块由fpga主控芯片控制，rs422模块将采集的数据传给fpga主控模块。

若被采集数据为lvds数据，则数据直接传输到fpga主控芯片模块。

最后如果是自定义数据接口接收的数据例如并行数据采集等，数据也是直接传输到fgpa主控模块处。

fpga主控模块，选用altera公司型号为ep4ce6f256的fpga。采用fpga作为主控芯片的好处，可以直接接收lvds数据，和一些自定义的数据，配置方便，接口数量充足，足够应对大部分的数据接收和控制。并给fpga配备了16m×8bits的sdram存储模块。若数据采集过快可将数据暂时存储在sdram中。

数据被fpga主控芯片接收后，fpga主控芯片再通过控制usb微控制器，通过fifo将数据转换成usb数据，通过usb接口传给上位机。其中usb接口我们选择的ez-usbfx2。usb微控制器型号为：cy7c68013a，芯片工作电压为3.3v，集成了了usb2.0收发器，sie和增强型8051微处理器，此芯片的特点为8位或16位数据接口，高达48mhz的时钟频率，智能串行接口引擎，集成i²c兼容的控制器，四个集成fifo。并且多达40个通用i/o管脚。

最终数据通过usb2.0接口上传给上位机。

电源模块需要3种电压，分别为1.2v，2.5v和3.3v供电。在供电部分，其中3.3v和1.2v电源使用的dc-dc型号为sy8088，最大可以达到1a的工作电流，2.5v电源使用的ldo型号为tlv70025。供电方式可分为两中，一种是外部5v稳压电源直接供电，另一种是直接用usb线连接电脑直接供5v电压，不需要额外的电源。

可以采集多种接口的数据，使用fpga作为核心控制芯片，能够接收异步串口数据，传输速率最快可以达到8bps，接收同步串口数据，传输速率最快可以达到8bps，还可以接收lvds数据以及自定义的数据接口，数据传输速度可以达到几百兆速率。可灵活定制改变接口。还可以作为数据发生器使用，向外部发送所需的数据。可广泛应用于图像采集和自研制数据采集终端。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。