杨增宝 ， 杨 浩

（1.重庆大学 重庆 400044；2.长江师范学院 重庆 408100）

心电、脑电、胃电等生物电信号通常都集中在频率低段，对采样电路和波形显示设备的要求都不太高。但为了能对象肌电一类相对较高频率的生物电信号进行更高质量的采样和精确分析，就要求有更高速率的数据采集设备。常规数据采集卡都采用PCI接口，安装和携带都非常麻烦，给人们的研究工作带来了极大的不便。因此，设计一款基于USB接口的高速率数据采集卡，对分析更复杂的生物电信号有着十分重要的作用，也会给研究工作带来更大的方便。

图1 硬件结构图Fig.1 Block diagram of hardware

1 硬件环境介绍

控制软件针对的是该款自行设计的，以Cypress公司生产的CY7C68013A为核心的USB数据采集卡，该卡充分利用了USB2.0的高带宽数据传输优势，在采样精度为12 Bit的条件下，还能达到单通道最高6 Ms/s的数据采样速率。采集卡的硬件设计如图1所示。

图中，隔离电路采用轨至轨、低噪声运放LT1677连接成跟随器实现，有较高的通频带；A/D转换器采用了ADI公司的AD9220，其转换精度为12 Bit，最高采样速率可达10 Ms/s；USB接口电路由Cypress公司的CY7C68013A构成，它率先支持USB2.0传输标准，内建一个可工作在48 MHz时钟的增强型8051内核[1]，利用它可以方便地通过上位机对其工作状态进行设定，而且它内部还自带4 kB FIFO，每个端点都可独立使用其中的1 k。

该设计方案的最大特点是做到了硬件结构的最简化，因而成本最低、工作稳定度也最高。设计中最主要的创新点是去掉了通常由FPGA或CPLD来执行的外部控制逻辑，让A/D转换器的时钟信号CLK直接由CY7C68013的GPIF输出信号CTL来提供，在简化了外围控制逻辑的同时，又保证了较高的采样速率（因为GPIF的驱动时钟为12 MHz），同时还很好地解决了时钟同步问题。……