[发明专利]基于USB3.0的实时数据采集传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及大数据信息传输技术领域，具体讲,涉及基于USB3.0的实时数据采集传输方法。

背景技术

生活在21世纪中的人们，几乎亲眼见证了科学技术的迅猛发展，随着技术的进步，数字处理已经是信号处理领域中必不可少的一种方法，而大多数数字信号处理系统的第一步都是将模拟信号转换为数字信号，即数据采集。与此同时，采集后数据的传输工作将成为一个热点的问题。

数据的采集与传输系统已经应用在各种各样的设备和产品中，正如大家所熟知的音频采集系统、雷达的海量数据传输系统以及需要大的数据传输速率的遥测遥感等系统，这些系统都需要保证数据在传输过程中的稳定性与准确度，以便为后续的数字处理阶段做铺垫。与此同时，就面临着如何去设计实现一个高速而且有效的数据传输系统，高速的数据传输系统主要包括激励发送、数据采集与快速传输三个方面，激励发送这一方面可以负责信号的发送，数据采集主要对信号进行高速实时的采样，最后在经过快速传输协议将数据发送到信号处理端。从以上就可以看出一个高速的数据传输系统必须具备两个特点，首先必须具有灵活的数据接口以便于可以进行广泛地应用，其次需要高的数据传输速率来满足高速通信时的数据吞吐率。

目前所知道的许多高速传输系统大部分都是以PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)的数据接口或是USB2.0(Universal Serial Bus2.0，第二代通用串行总线)的数据接口为主的。PCI的数据接口传输速率大但却易用性不强，而USB2.0的数据接口被局限在了480Mbps的带宽，近几年推出的USB3.0(Universal Serial Bus3.0，第三代通用串行总线)的数据接口以其热插拔的特性及传输速度快、性能稳定等特点而使其应用广泛，其易用性强、数据吞吐率又高，可谓是解决以上两个矛盾的最佳“替代品”，必将在未来的市场上有较好的发展前景。

USB3.0的接口技术是在PCI数据协议上做了进一步改进，高速传输特性更好，更适合于长线传输。主要不同之处表现在：(1)USB3.0的系统采用的是串行式的接口，它可以从接收到的数据信息中恢复出时钟信号，不像PCI接口数据的发送和接收端都必须采用相同的参考时钟；(2)USB3.0使用了低频周期信号的旁频带信号，用途广泛，如睡眠模式的返回和复位等；(3)USB3.0内部带有均衡器，可用于补偿信号在线路传输过程中所带来的畸变以及损耗。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于USB3.0的实时数据采集系统软件设计，对采集到的数据能够做到实时高效且稳定的传输，其数据包模式的传输对于军事、雷达、遥感等数据传输系统具有现实的应用价值。为此，本发明采用的技术方案是，基于USB3.0的实时数据采集传输装置，由依次相连的模拟信号采样AD(Analog Dialogue)设备、USB芯片、现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable Gate Array)、上位计算机构成，USB芯片和FPGA的具体连接方式是，USB芯片的SLCS、SLOE、SLRD、SLWR、PKTEND、FLAGA和FLAGB管脚分别与FPGA相连，SLOE为SLAVE FIFO的输出使能引脚；SLRD为其读使能引脚；SLWR为其写使能引脚；PKTEND引脚能够强制发送USB3.0缓存中的数据包，而不用管此时的数据包长度是否已经达到了端点设置的要求；FLAGA和FLAGB可反映当前线程FIFO的‘满’或‘空’的状态，以便程序可以读取此标志位，从而更好地进行数据的读操作和数据的写操作，在USB芯片和FPGA之间还配置有8位、16位或者32位宽度的数据总线、两位地址信号线，SLCS为片选信号输入管脚；FPGA通过MicroB接口连接上位计算机的usb接口。