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1、 电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 专业学位硕士学位论文 MASTER THESIS FOR PROFESSIONAL DEGREE 论文题目 基于基于 USB3.0USB3.0 的数据采集模块硬件设计的数据采集模块硬件设计 专业学位类别 工程工程硕士硕士 学 号 201122070203 作 者 姓 名 陈建陈建 指 导 教 师 戴志坚戴志坚 副副教授教授 分类号 密级 UDC注1 学 位 论 文 基于基于 USB3.0USB3.0 的数据采集模块硬件设计的数据采集模块硬件设计 陈建陈建
2、（作者姓名） 指导教师 戴志坚戴志坚 副副教授教授 电子科技大学电子科技大学 成成 都都 申请学位级别 硕士硕士 专业学位类别 工程工程硕士硕士 工程领域名称 仪器仪表工程仪器仪表工程 提交论文日期2014.5.20 论文答辩日期 2014.5.23 学位授予单位和日期 电子科技大学电子科技大学 20142014 年年 6 6 月月 2727 日日 答辩委员会主席 钱光第钱光第 评阅人 马敏、付在明马敏、付在明 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。HARDWARE DESIGN OF DATA ACQUISITION MODULE BASED ON USB3.0 A Thesis Sub
3、mitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Master of Engineering Author: Jian chen Advisor: Associate Prof. Zhijian Dai School: School of Automation Engineering独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构
4、的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 I 摘 要 数据采集模块是一种非常常用的测试测量仪器，其中基于 USB 的数据采集模块
5、，以便携，即插即用等优势得到广泛的应用与推广。过去的产品大部分基于USB2.0 接口设计，随着电子技术的高速发展，目前 USB3.0 接口开始普及，所以研究一款基于 USB3.0 接口的数据采集模块对国内市场来说是有一定意义的。 本文介绍了一种基于 USB3.0 接口的数据采集模块的硬件系统设计， 重点论述了数据采集控制与波形发生、USB3.0 平台的设计及如何实现基于 USB3.0 的高速数据接口设计。 本文研究的具体内容如下： 1、数据采集存储与控制电路设计。数据采集模块将待测的模拟信号转换为数字信号，经过控制模块的处理，最终存储在存储器中。本文中数据采集存储与控制电路是通过 FPGA 来
6、实现。 2、任意波形发生器设计。将波形数据通过 USB 接口写入存储器，再通过在FPGA 中设计 DDS，通过数模转换器生成波形，最后通过信号调理通道输出用户所需波形。 3、USB3.0 接口设计。介绍了利用 CYUSB3014 芯片完成 USB3.0 接口设计，讨论了两种接口的配置方式， 并着重介绍了如何利用GPIF II完成高速数据的读取。 经过调试与测试，设计的 USB3.0 数据采集模块达到了设计指标要求，实现了数据的采集与存储，并且任意波形发生器模块能正常产生 0.1Hz20MHz 波形，最终测得 USB3.0 接口的数据实时传输速率达到 100M。 关键字关键字：数据采集，任意波形
7、发生，USB3.0，GPIF II（通用可编程接口）ABSTRACT II ABSTRACT The data acquisition module is a very common test and measurement instruments, which based on USB data acquisition module, portable, plug and play advantages of wide application and promotion. In the past most of the products based on USB2.0 interface d
8、esign, with the rapid development of electronic technology, now the USB3.0 interface began to spread , So a research based on USB3.0 interface of data acquisition modules on the domestic market has a certain significance. This paper introduce a data acquisition module hardware system design based on
9、 USB3.0 interface. Focus on the design of data acquisition and waveform generator, USB3.0 platform and how to achieve high-speed data interface design based on the USB3.0. Specific contents of this paper are as follows: 1.Data acquisition and storage and control circuit design. Data acquisition modu
10、le converts the analog signal into a digital signal to be measured. After processing control module finally stored in the memory. In this article, data collection and storage and control circuit is implemented by FPGA. 2.Arbitrary waveform generator design . The waveform data is written to memory th
11、rough the USB interface, and then through the FPGA design DDS, through d/a converter to generate the waveform, finally through the signal conditioning channel output waveform of the user need. 3.USB3.0 interface circuit design. Introducing use CYUSB3014 chip implement USB3.0 interface design, and di
12、scussed two configurations of the interface, finally focuses on how to use GPIF II to complete the high-speed data read. After debugging and testing, USB3.0 data acquisition module reached the design requirements to achieve the collection and storage of data, and arbitrary waveform generator module
13、can normally produce 0.1Hz 20MHz waveform ultimately measured USB3.0 interface real-time data Transmission rate up to 100M. Keywords: Data collection, Arbitrary waveform generator, USB3.0, GPIF II (General Programmable Interface)目录 III 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 研究背景与意义 . 1 1.2 国内外研究现状及发展趋势 . 2 1.3 课题任务与本文主要工作 . 3 第二章 硬件系统总体方案设计 . 5 2.1 数据采集模块硬件总体方案设计 . 5 2.2 功能电路设计方案 . 6 2.2.1 信号调理通道设计方案 .
