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《中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)》 2014年
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USB3.0超高速数据采集卡的设计与实现

梁晓芬  
【摘要】:随着高清视频以及大容量移动存储设备的出现,对USB的总线带宽和传输速率的需求也越来越高,原来的USB1.1和USB2.0已无法满足未来的需要。USB3.0协议以其5Gbps的理论带宽而著称,并且具有即插即用、易于扩展等特点。因此,开发基于USB3.0的超高速数据采集卡是顺应时代发展的要求。 本课题设计了基于USB3.0控制芯片CYUSB3014和Altera公司的Max V系列芯片5M2210ZF256C4N的超高速数据采集卡。设计中采用了USB3.0协议中适用于大批量数据传输的块传输方式。为了提高传输效果,EZ-USB FX3采用了同步从FIFO工作模式。 设计中使用Altium Designer09软件绘制了硬件原理图和PCB版图。利用Quartusii11.0软件,基于Verilog硬件描述语言编写了CPLD的逻辑时序模块。 对EZ-USB FX3的固件框架(Firmwork)进行了分析和研究,对USB3.0设备的描述符和DMA传输通道进行了配置,并且使用GPIF II designer工具对GPIFII接口状态机进行了设计。修改了INF文件并为USB3.0设备安装了固件自动下载的驱动程序。利用Visual Stdio2010软件基于MFC开发了USB3.0设备的主机应用软件,提供了人机交互界面。 测试结果表明,该设计方案采集速度快,可靠性高,当GPIF的接口时钟为100MHz时,实测速度可达385MBps。
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