摘要：本文设计了一种基于USB2.0芯片CY7C68013和Maxim公司的高速并行模数转换芯片MAX1195的高速双路数据采集系统，采用EZ-USB FX2 的特有的GPIF(General Programmable  Interface)传输方式，彻底打破了8051CPU对USB2.0传输速率的瓶颈，同时避免了使用其他微处理器或者CPLD、FPGA等的硬件开支。本文详细介绍了该数据采集系统的硬件组成和软件设计，包括单片机CY7C68013的固件设计和计算机主机用户程序。通过与高精度激光纵模分析仪的连接调试，证明该系统已经达到了既定目标。
　　1．引言

　　近年来，USB接口由于其传输速率高，真正的即插即用等优点正在逐渐取代传统的计算机接口如：RS232，EPP等。目前，许多的芯片生产商都推出了符合USB协议的芯片，如Philips公司的PDIUSBD12，NS公司的USBN9602等。在众多的USB2.0芯片中，Cypress公司的EZ-USB FX2(CY7C68013)芯片是一个不错的选择。本文设计了一种基于EZ-USB FX2和MAX1195的数据采集系统，该系统符合USB2.0协议标准，通过与高精度激光纵模分析仪连接进行调试，证明该系统达到了预定目的。

　　2. CY7C68013芯片和MAX1195芯片介绍

　　2.1 CY7C68013介绍：

　　CY7C68013在一块芯片上同时集成了USB2.0收发器，串行接口引擎SIE，增强型的8051微控制器以及一个可编程外围接口GPIF(General Programmable Interface)。CY7C68013的“量子FIFO”(FIFO，先进先出存储器)特性使得无需8051CPU的任何干预，数据即可从外设上传到主机，这种数据传输模式彻底解决了USB2.0收发器与一般8051微控制器连接时由于8051的时钟频率低而导致的传输速率瓶颈问题。CY7C68013芯片的另一个突出优点是其“‘软’配置”，代码和数据能够直接通过USB接口下载到片内的RAM上，这一功能通过Cypress公司独创的“重枚举”(ReNumerationTM)功能实现。CY7C68013芯片有四个可编程的批量、中断、同步传输端点，可以分别设置为双缓冲，三缓冲和四缓冲模式，8位或者16位的外部数据接口，该接口可以根据需要工作在 GPIF或者SLAVEFIFO模式。其中GPIF能够和绝大部分并行接口如FIFO等实现“无胶”连接，即无需外加任何微控制器或CPLD、FPGA 等。本文的设计中采用了GPIF方式。

　　2.2 MAX1195介绍：

　　MAX1195是由MAXIM公司推出的一款低功耗、双路、高速、八位模数转换芯片，采用流水线(Pipeline)结构，最高采样率40Mbps，内部集成了两个 ADC，真正实现两路同步采样转换。其工作电压范围是2.7V-3.6V，具有减小功耗的休眠模式和关断(Shut-Down)模式，单端或者差分输入方式，片上采样保持(T/H)电路，内部或者外部参考电压，含有用户可选择的数据输出格式：二的补码格式或者补偿二进制码格式，具有输出使能控制，可以将输出置为高阻态。此外MAXIM还提供了与MAX1195引脚、封装完全兼容的10位、更高采样率的模数转换芯片，如MAX1197、MAX1198等，因此系统升级非常方便。在本文的工作中，采用了内部参考电压、双路单端模拟输入、补偿二进制码输出格式。

　　3．系统整体构成及其工作原理介绍：

　　3.1系统构成：

　　系统的整体框图如图1所示。整个系统主要包括USB传输芯片CY7C68013,先进先出存储器(FIFO)SN74V235和模数转换芯片MAX1195组成。反相器74LVC04主要起MAX1195和FIFO之间的逻辑控制作用。

　　图1       系统整体框图