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择一种最佳的设计方案。表 1为不同抽取倍数下的带宽和混叠衰减规格：

　　最后确定选择CIC2滤波器抽取倍数为15，CIC5抽取倍数为2，RCF抽取倍数为2就可以满足系统设计的要求。

　　3.2.3 可变系数RCF滤波器参数设置

　　根据2.2.1节设计得到的RCF抽取倍数为30，可以根据式来计算得到抽取滤波器的抽头数为150。

　　其中，为60MHz，为15，为CIC5滤波器抽取降速后的频率也即2MHz，当输入通道模式时单通道实模式时为1。对可变系数的RCF滤波器进行编程设置时需要先向地址0x30C写入整数 149(=59)。然后滤波器的响应逐一写入到地址0x000~0xFF中。这样就完成了RCF寄存器的编程设置。

　　3.2.4 AD6620工作模式寄存器编程

　　对频率变换单元、固定系数的CIC2和CIC5以及RCF滤波器变化进行编程设置后，要使AD6620正常工作还需要对其工作方式和相关寄存器进行配置。AD6620的工作方式主要由地址0x300H的寄存器中低四位决定，其中，bit0=1时系统处于软复位状态，bit0=0则处于正常状态;bit1=1时系统处于双通道实数输入模式;bit2=1时系统处于单通道复数输入模式;如果bit0~bit2都是0，那么系统处于单通道实数输入模式;bit3=1/0为时钟主从工作模式。因此，当各寄存器配置完成后需要将寄存器bit0拉低，也即置为0状态使其脱离软复位状态，进入正常工作模式。另外，在本文中AD6620读写内部寄存器是采用的异步读写时序，数据输出是并行16位输出模式。　　总的来说，采用FPGA实现AD6620初始化的过程如下：

　　1)首先判断AD6620有没有经过硬件复位，如果没有经过硬件复位而又要实现系统复位，那么可以通过程序去编程地址0x300H的寄存器的bit0位置为1，使得AD6620处于软件复位状态，这样就可以对非动态的寄存器进行相关编程;

　　2)对NCO单元、CIC2、CIC5滤波器的抽取倍数和系数进行编程，将相应的控制系数写入相对应的地址寄存器中;

　　3)对RCF滤波器系数进行编程，分别向地址0x000H~0xFF中写入这150个抽头系数，剩下的写入0。

　　4)对AD6620所有配置工作完成后，必须向地址0x300H的bit0写入0，使其脱离软复位状态，这样AD6620才可以在所配置工作方式下对输入的数据进行处理。　　

　　4.实时数据传输模块

　　基于USB2.0的数据传输设计主要包括以下几个部分：(1)基于EZ-USB FX2的硬件电路设计(2)EZ-USB FX2系列器件CY7C68013A的固件程序(设置CY7C68013A工作模式、传输方式等，需要对其内部寄存器进行相关配置)，主要通过Keil C51软件进行开发。

　　4.1 实时数据传输部分的硬件设计

　　实时数据传输部分(USB2.0的数据传输)的硬件设计方案如图10所示，USB模块与FPGA间的连线如图11所示。

　　在高速数据传输部分采用了Cypress公司的EZ-USB FX2 CY7C68013A芯片，采用单片USB 2.0外设可以避免用FPGA直接实现USB通信协议时可靠性低的问题。在数据采集、传输以及测试过程中，CY7C68013A作为从机，负责将FPGA发送给它的基带数据，利用其16位SLAVE FIFO(关于SLAVE FIFO的传输示意图如图所示)将数据缓冲发送给上位机。在SLAVE FIFO数据传输中，上位机应用程序、固件程序和FPGA程序都非常关键，要配合好才能完成数据的高速数据传输。在这个系统中，FPGA起着主控制器作用，CY7C68013A则相当于一个从设备。具体的工作流程是：FPGA把接收过来的16位数字基带信号发送给CY7C68013A，CY7C68013A以SLAVE FIFO的方式将这些数据缓冲，并以批量数据传输的方式发送给上位机，上位机接收到这些数据后加以存储和显示。

　　4.2 CY7C68013A的固件程序设计

　　固件程序是指运行在设备CPU中的程序，只有在该程序运行时，外设才能称之为具有给定功能的外部设备。固件程序负责初始化单元，重新设置设备。主要包括设备描述符信息、设备功能代码。设备描述信息描述USB设备的一半特性和配置，如设备类别、接口配置、VID和PID等。主机在设备列举时要获取USB设备的描述符，从而获得设备的配置信息和相关驱动信息。用户可以通过修改固件中的描述符来改变设备的特性。设备功能代码有设备的功能需求决定。通信控制功能代码执行主机请求分析处理和数据交换处理功能。

　　采用ARM公司的Keil C51 uVision4.02开发CY7C68013A的固件程序。为了简化固件编程，CYPRESS提供了固件编程框架，在此基础上添加我们所需要的配置代码即可完成软件编程。　　

　　复位上电时，固件先初始化一些全局变量，然后调用初始化函数ID_Init(),初始化设备一直到没有配置的状态和打开中断，循环1s后枚举，直到端点0接收到SETUP包退出循环，进入循环语句while，执行任务函数，函数包括：

　　(a)TD_POLL()用户任务调度函数;

　　(b)如果发现USB设备请求，则执行对应的USB请求;

　　(c)如果发现USB空闲置位，则调用TD_Suspend()这个挂起函数，调用成功后则内核挂起，直到出现USB远程唤醒信号，调用TD_Resume()，内核唤醒后重新进入while循环。

　　固件框架程序需要以下几个文件：

　　(1)FX2.h：库函数申明，以及变量、宏定义、数据类型定义;

　　(2)Fxregs.h：FX2LP寄存器头文件;

　　(3)Fw.c：固件框架源文件;

　　(4)Periph.c：用户调度函数、用户可以修改，在不同的应用中文件名不一样;

　　(5)Dscr.a51：USB描述符列表，用户可以修改;

　　(6)Ezusb.lib：EZUSB库文件;

　　(7)USBJmpTb.OBJ：中断跳转函数目标文件

　　这种情况下，需要在固件程序中，进行相应的修改。在SLAVE FIFO中，特别是自动传输(CY7C68013A单片机不干预数据传输)，固件程序主要完成各个端口的初始化。因此我们要修改两个地方：(1)USB设备描述符列表Dscr.a51，根据实际情况修改里面的端口数和传输方式等;(2)初始化函数void TD_Init(void)。在SLAVE FIFO这种方式下，设置EP2为4缓冲的输出端口，EP6为4缓冲的输入端口。

　　5. 上位机软件设计

　　上位机应用程序是系统与用户之间交流的接口，它通过通用驱动程序完成对外设的控制和通信。主机端应用程序负责向FX2的FIFO发送或者接收数据。本报告中采用的固件架构是EZ-USB FX2/FX2LP(CY7C68013, 驱动程序是Cyusb.sys。用Visual Studio2008软件进行上位机开发，利用C++/MFC来开发基于对话框的应用程序，系统的主要功能模块有：打开USB设备、复位USB设备、系统数据测试与显示等。

　　在VS2008中建立一个MFC 单文档/对话框应用程序后，在路径项目中包含头文件cyapi.h和cyapi.lib所在的路径。然后手动导入cyapi.lib，注意是CV6_7的lib，不要导入BCB的。

　　开发USB应用程序的一般工作流程如下。

　　1)首先要创建一个USB设备对象

　　CCyUSBDevice *USBDevice = new CCyUSBDev(Handle);括号中的Handle是USB所关联对象的句柄，一般在MFC中直接就是m_hwnd。

　　2)打开USB设备。

　　可以用到两个函数open();isopen()这两个都可以用来打开USB设备，isopen()还可以判断能否获得USB设备句柄，一般来说，如果只有一个USB设备连接，可以这样打开：

　　USBDevice->open(0)//打开0号USB设备;如果要判断，可以：

　　if(!USBDevice->open(0)) //打开失败

　　{messagebox("USB未连接");}

　　或者if(!USBDevice->Isopen())

　　如果连接有多个USB设备，那么可以枚举所有的USB，用到DeviceCount()函数;具体的可以参考cybulk的例子。执行USBDevice->DeviceCount()后，返回所连接的USB设备个数：

　　if (USBDevice->DeviceCount()) //保证至少有一个USB设备连接

　　{

　　for (i = 0; i DeviceCount(); i++) //枚举所有USB设备

　　{

　　USBDevice->Open(i);//打开第i号USB设备

　　m_DeviceListComBox.AddString(USBDevice->DeviceName);//所选择的当前设备名}

　　}

　　3)端点枚举

　　在cybulk的例子中介绍了如何枚举固件中使用的所有端点，也就是使用多个端点的情况，其枚举步骤主要包括一下几个端点：

　　(1)创建USB设备并打开该设备

　　CCyUSBDevice *USBDevice=new CCyUSBDevice(m_hWnd);//USB设备USBDevice->Open(0);//打开0号USB设备。

　　(2)获取所用的端点数目

　　intepts = USBDevice->EndPointCount();

　　EndPointCount();函数返回当前所用的端点数+1，也就是包含了控制端点。例如在固件接口描述符Interface Descriptor中设置Number of end points项(第5项)的值为4，则epts的值为4+1=5。

　　(3)定义端点指针

　　CCyUSBEndPoint *endpt;CCyUSBEndPoint建立一个端点对象，可建立所有的端点类型，控制端点，bulk端点，ISO端点等;

　　(4)枚举端点，并获得其属性：端点号，传输方向

　　for (i=1; i

　　{

　　endpt = USBDevice->EndPoints[i];//EndPoints-端点列表，最大16.EndPoints[0]指向控制端点(CCyControlEndPoint)，未使用的端点设置为NULL。

　　if (endpt->Attributes == 2) // Bulk Attributes 判断传输类型bulk，control，等。

　　{

　　sprintf(s, "0x%02x", endpt->Address);

　　if (endpt->Address & 0x80) //Address--判断传输方向in or out 0x8_-in;0x0_-out

　　{

　　m_InEndptComBox.AddString(s); //最高位为8，in端点，添加到in组合框m_InEndptComBox.SetItemData(m_InEndptComBox.GetCount()-1,i);

　　else

　　{

　　m_OutEndptComBox.AddString(s); //否则，最高位为0，out端点，添加到out组合框m_OutEndptComBox.SetItemData(m_OutEndptComBox.GetCount()-1,i);

　　}}}　　这样，就完成了某个具体端点的选择。如果只需要使用一个端点的话，那上面的代码无疑就显得冗长不够简洁了。仅使用一个端点，可以使用EndPointOf()函数，该函数直接使用指定的端点，返回其指针;例如，要使用端点2，in传输，那么，可以这样：

　　CCyUSBDevice *USBDevice=new CCyUSBDevice(m_hWnd); //USB设备

USBDevice->Open(0); //打

关键词： Spartan-6高速数