基于FPGA和USB2.0的音频数据采集系统设计

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1、西南科技大学本科生毕业论文Southwestuniversityofscienceandtechnology本科毕业设计（论文）题目名称：基于FPGA和USB2.0的音频数据采集系统设计2西南科技大学本科生毕业论文IV基于FPGA和USB2.0的音频数据采集系统设计摘要：在现代工业生产、控制和科学研究中，对各种现场数据进行采集、传输并处理已是必不可少的组成部分。本系统采用FPGA芯片作为系统主控制器，构建了一个基于USB接口的音频数据采集、传输和处理平台，通过音频数据采集模块将采集到的模拟音频信号转换为数字信号，并将其通过FPGA芯片和USB接口芯片处理、上传至PC机。本系统

2、实现了将嵌入式系统的实时性、灵活性和PC机强大的数据存储、处理、显示功能相结合。因此，研究基于FPGA芯片和USB总线的数据采集系统具有较高的理论价值和广泛的应用前景。关键词：FPGAUSB2.0数据采集；传输处理AudioDataAcquisitionSystemBasedonFPGAandUSB2.0Abstract：Inmodernindustrialproduction,controlandscientificresearch,Itisessentialtocollect,transmitandprocessfielddata.ThissystemusesFPGAch

3、ipasthesystemmastercontroller,builtsanaudiodatacollection,transmissionandprocessingplatformbasedonUSBInterface,convertsthecollectedanalogaudiosignaltodigitalsignalthroughtheaudiodataacquisitionmodule,processesitthroughtheFPGAchipandUSBinterfacechip,anduploadstothePC.ThissystemcombinestheRea

4、l-timing,FlexibilityofEmbeddedandstoring,processingapowerfuldataanddisplayingimages.Inconsequence,itisahightheoreticalvalueandbroadapplicationprospectstoresearchtheaudiodataacquisitionsystembasedonFPGAandUSB2.0.Keywords:FPGAUSB2.0DataAcquisitionTransmissionProcessing西南科技大学本科生毕业论文IV目录第1章绪论11

5、.1课题背景和意义11.1.1课题的提出11.1.2研究的可行性21.1.3数据采集系统方面的发展动态31.2课题的主要研究内容和主要工作3第2章USB2.0协议规范概述42.1引言42.2USB的体系结构42.2.1USB系统的描述42.2.2USB总线结构42.2.3USB的电气及机械特性52.3USB的数据传输62.3.1数据传输要素62.3.2数据传输类型72.4本章小结8第3章系统总体方案9第4章音频数据采集系统的硬件设计104.1音频数据采集系统基本结构104.2音频数据采集模块电路设计104.2.1芯片选型114.2.2采集电路设计124.3FPGA外围硬件电路

6、设计164.3.1电源转换电路设计164.3.2I2S转换电路设计184.4USB接口电路设计20西南科技大学本科生毕业论文IV4.4.1USB接口芯片选型204.4.2FX2特性简介204.4.3SlaveFIFO传输224.4.4CY7C68013接口芯片外围电路设计224.4.5模拟地与数字地244.4本章小结24第5章音频数据采集系统下位机软件设计255.1TLV320AIC23芯片固件程序设计255.1.1I2C简介255.1.2TLV320AIC23配置265.2FPGA逻辑模块设计285.2.1I2S接口模块设计285.2.2SlaveFIFO控制模块设计305

7、.3USB接口芯片固件程序设计325.3.1开发工具335.3.2固件框架335.3.3从属FIFO模式下固件程序设计345.4本章小结37第6章音频数据采集系统上位机软件设计386.1USB驱动程序设计386.1.1WDM驱动程序体系386.1.2WDM驱动程序组成396.1.3USB设备驱动程序开发406.2上位PC机应用程序设计456.2.1PC机端软件设计456.2.2PC机端软件实现46第7章系统测试507.1系统前期准备测试507.1.1USB驱动程序安装测试507.1.2USB固件程序下载