基于USB2.O的轨道电路信号车载采集与分析系统

摘要：介绍了一种基于2．O的与分析系统，详细设计了系统的硬件和软件。硬件方面通过对CY7C68013的通用可编程接口(GPIF)控制逻辑的合理设计和芯片内部FIFO的有效运用，实现了在设备和主机之间大量数据的高速传输。软件方面采用模块化设计实现了信号的数字滤波、频谱分析、波形显示、存储以及回放。
关键词：数据；数字信号处理技术；

0 引言
近年来，随着铁路建设的跨越式发展，对机车信号检测的准确性和可靠性提出了越来越高的要求，传统的手持式信号检测系统已经远远不能满足需要，本文提出的信号系统采用数字信号处理(DSP)技术实现对机车信号波形的频谱分析。利用可靠的硬件和软件技术实
现机车信号检测的实时性和高精度要求。系统采用USB总线接口有效地解决了传统总线形式(如RS232、并口、ISA等)传输速度低、安装繁琐、易受机箱内环境的干扰、计算机系统资源限制等缺点，具有廉价、高速、支持即插即用、使用维护方便等优点。

1 系统总体设计
本数据采集系统的设计主要分为硬件和软件设计两部分。其中硬件设计主要包括信号调理、A／D转换、数据存储、控制部分以及USB接口部分等实现内容。
系统软件设计分为USBN件(Firmware)、USB设备驱动程序以及主机应用程序三部分内容。在Windows操作平台下，主机应用程序通过USB设备驱动程序与系统硬件接口USBDI(USBDeviceInterface)进行通信，然后由系统产生USB数据的传送动作。固件则是运行在接口芯片中的代码，用以响应各种来自系统的USB标准请求，完成数据的交换工作和事务处理。系统结构框架图如图1所示。

2 系统硬件设计
USB数据采集板硬件电路设计实现共分为5大部分，它们分别是信号调理、A／D转换、数据存储、控制部分以及USB接口部分。
2．1 信号调理
信号调理部分由脉冲计数式鉴频器完成。它由四部分组成(如图2所示)，即过零比较器、微分电路、脉冲形成电路和低通滤波器，输入的调频波Ui(t)经过零比较器后变成调频方波信号U1(t)，调频方波信号通过微分电路后变为微分脉冲序列U2(t)，微分脉冲序列经过脉冲形成
电路后变为等脉宽的方波脉冲序列U3(t)，等脉宽的方波脉冲序列通过低通滤波器后就输出调制信号Uo(t)。鉴频器各部分的波形如图3所示。