【技术实现步骤摘要】
一种基于USB3.0的数据采集及传输装置
本专利技术属于通信
，更为具体地讲，涉及一种基于USB3.0的数据采集及传输装置。
技术介绍
近年来，随着高速数据采集技术的发展，特别是数据采集系统的小型化、便携化的发展趋势使得PC机作为数据采集的系统控制中心具有非常高的必要性。传统的工控机与数据采集及传输系统间的数据传输接口有PCIE和USB2.0两种方式，PCIE通信数据带宽非常高，属内部高速总线，但其功耗较高，不适于便携式仪器；USB2.0接口传输数据带宽较低，不能满足日益增高的数据传输带宽的要求。以PCIE为例，传统的数据采集及传输系统通过PCIE接口模块与工控机通信，PCIE接口模块包括一块FPGA芯片及存储颗粒；数据采集及传输系统与工控机通信时，首先将采集到的数据存入一个FIFO中，FIFO存满之后发满标志给工控机，工控机再发送读信号给FIFO，之后采样数据从FIFO中读出，随后进入DMA模块，DMA模块后级接存储颗粒与数据打包发送的单元，数据经由上述模块传输至工控机。PCIE接口通信速率极快，能满...
【技术保护点】
1.一种基于USB3.0的数据采集及传输装置，其特征在于，包括：物理总开关、USB3.0模块、FPGA、ADC和模拟通道；/n所述物理总开关用于连接外部电源，并通过物理总开关为装置中各个子模块供电；/n所述USB3.0模块采用USB3.0协议芯片，具体包括GPIFⅡ模块和DMA通道模块；GPIFⅡ模块作为从设备接口接口连接至FPGA，用于FPGA与USB3.0协议芯片间传输数据并受FPGA的控制，DMA通道模块用于缓存FPGA模块与PC机之间传输的数据；/n其中，DMA通道模块设置有P_TO_U通道和U_TO_P通道，两通道均设置数个buffer，其中，P_TO_U通道用于...
【技术特征摘要】
1.一种基于USB3.0的数据采集及传输装置，其特征在于，包括：物理总开关、USB3.0模块、FPGA、ADC和模拟通道；
所述物理总开关用于连接外部电源，并通过物理总开关为装置中各个子模块供电；
所述USB3.0模块采用USB3.0协议芯片，具体包括GPIFⅡ模块和DMA通道模块；GPIFⅡ模块作为从设备接口接口连接至FPGA，用于FPGA与USB3.0协议芯片间传输数据并受FPGA的控制，DMA通道模块用于缓存FPGA模块与PC机之间传输的数据；
其中，DMA通道模块设置有P_TO_U通道和U_TO_P通道，两通道均设置数个buffer，其中，P_TO_U通道用于缓存FPGA上传至PC机的数据，U_TO_P通道用于缓存PC机下发至FPGA的指令；
GPIFⅡ模块包括两个标志信号flaga、flagc，flaga用于告知FPGA，USB3.0协议芯片的DMA通道模块的U_TO_P通道中是否有数据，flagc用于告知FPGA，USB3.0协议芯片的DMA通道模块的P_TO_U通道是否能够写入数据；
所述FPGA作为装置的控制中心，包括FIFO和指令解码模块；FPGA接收到PC机下发指令后，通过指令解码模块进行解码，然后控制整个装置按照PC机下发指令进行数据采集，并通过FIFO缓存，最后再将缓存的采集数据传输给PC机；
所述ADC对来自信号调理通道的模拟信号采样将其转化为数字信号；
所述模拟通道设置有信号调理通道和触发通道，其中，信号调理通道接收外部输入模拟信号并对其做幅度调整以符合ADC输入要求；触发通道等待FPGA传送指令以产生触发信号，用于控制ADC将采样得到的信号发送至FPGA缓存。
2.一种利用权利要求1所述装置进行数据采集及传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、装置上电初始化，初始时刻，有限状态机的类型为复位状态，初始化后进入空闲状态，等待PC机下发初始化配置指令；
(2)、PC机下发初始化配置指令至USB3.0协议芯片buffer中，有限状态机检测到标志信号flaga有效，则有限状态机转为读指令状态，控制USB3.0协议芯片将初始化配置指令发送至FPGA，FPGA随即对接收到的指令解码，控制FPGA、ADC、模拟通道等模块的初始化配置；
(3)、信号调理通道接收外部输入模拟信号并对其做幅度调整以符合ADC输入要求；触发通道等待FPGA传送指令以产生触发信号，触发信号用于控制ADC将采样得到的信号发送至FPGA缓存；ADC对来自信号调理通道的模拟信号采样将其转化为数字信号并等待触发信号有效；有限状态机检测到标志信号flaga无效，则状态机由读指令...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄武煌，张耀先，蒋臻，易钰，邱渡裕，赵勇，叶芃，王厚军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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