基于USB2.0与LabVIEW的高速数据采集系统设计

谢 勇，姚远程，秦明伟

（西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621010）

通用串行总线 （Universal Serial Bus，USB）是一个外部总线协议标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。基于USB接口的数据采集卡具有热插拔、传输速度快、通用性强、易扩展和性价比高等优点。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种基于图形程序的虚拟仪器编程语言，在测试与测量、数据采集、仪器控制、数字信号分析等领域获得了广泛的应用。

文中介绍了一种基于USB2.0[1]和LabVIEW[2]的高速数据采集系统设计，详细描述了系统硬件和软件设计实现方案。

1 系统总体结构

本系统由软件设计和硬件电路两部分构成，系统总体结构如图1所示。软件设计主要包括上位机PC程序设计，其中底层驱动程序基于NI-VISA设计[3]，用户应用程序由Lab VIEW开发，驱动程序的功能如同上位机应用程序和下位机硬件之间通信的桥梁。

硬件电路由FPGA、USB2.0控制器和ADC器件构成[4]。其中USB2.0控制器芯片采用Cypress公司的EZ-USB FX2芯片，FPGA芯片选用了Xilinx公司的Virtex-4系列的XC4VSX55，ADC器件采用AD公司的AD9430。USB2.0控制器部分负责FPGA与上位机PC间的双向通信；FPGA部分作为系统的主控制器，负责接收并解析上位机PC传递的控制指令，同时FPGA将下位机采集的数据通过USB接口传送到上位机PC处理；AD9430完成前端模拟信号的高速采集。

2 系统硬件设计

2.1 ADC采样电路设计

AD9430是AD公司的一款12位单芯片采样模数转换器（ADC），专门针对高性能、低功耗和易用性进行了优化。AD9430的转换速率最高可达210 MSPS，具有杰出的动态性能，适合宽带载波和宽带系统使用。芯片上集成了全部必需功能，包括采样保持（T/H）与基准电压源，可提供完整的信号转换解决方案。……