基于Spartan-6的高速数据采集、处理和实时传输研究

　　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 FI