王安腾，王程程，赵洪亮

（山东科技大学 电子通信与物理学院，青岛 266590）

0 引言

通用串行总线（Universal Serial Bus, USB）在数据采集系统中的应用已经十分广泛。目前市场上的数据采集系统多采用专用USB数据采集卡，例如NI公司的NI USB-6000系列等[1]。这类数据采集卡的性能较好，但其高昂的价格让一般用户难以承受[2]。近几年，以USB声卡为核心的数据采集系统以其价格低廉，使用方便等特点受到了广泛关注[3]。但是其性能及通用性不强，主流的USB声卡只支持双通道输入与双通道输出，采样率一般固定为44.1K或48K，分辨率一般固定为16位，且不能采集直流信号[4]。

本文针对专用USB数据采集卡和USB声卡的这些局限性，利用CYPRESS公司的可编程片上系统PSoC5LP芯片CY8C5868AXI-LP035，结合USB协议中的音频类部分，设计了一种新型USB连接的数据采集卡，使其实现通道数、分辨率、采样率均可配置。分辨率最高可达20位，采样率最高可达1Msps（8位分辨率），具有高性价比，免驱动等特点。目前该数据采集卡试验运行良好。信号的预处理等硬件电路部分和上位机软件部分不在本文的讨论范围，本文主要介绍了系统的工作原理与信号的采集和实时上传部分的实现细节。

1 数据采集卡的工作原理

数据采集卡的原理框图如图1所示。图中整个数据采集处理部分都在PSoC5LP当个芯片中完成。PSoC5LP在其单个芯片中集成了一个高性能的32位ARM Cortex-M3微处理器内核，存储器，和众多模拟与数字外设资源。例如本设计中用到的模拟多路复用器（Analog Multiplexer, AMux）、Delta-Sigma模数转换器 （Delta-Sigma Analog to Digital Converter, Δ-Σ ADC）、逐次逼近模数转换器（Successive Approximation Register Analog to Digital Converter, SAR ADC）、直……