文 献 综 述
一、课题研究的背景及其意义
USB，即通用串行总线。USB接口概念的第一次提出是在1994年，USB总线接口技术经历了USB1.0、USB1.1、USB2.0和USB3.0等多个版本。USB接口以其无与伦比的优势迅速占据了计算机接口的主导地位，已经成为台式机、笔记本、平板电脑的标配接口，毫不夸张的可以说USB是当前最为流行的总线接口技术。
USB1.0总线规范中规定了低速（Low-Speed USB）传输速率为1.5Mb/s,可向外供电5V电压，最大电流为500mA，传输速率较低，但良好的热插拔特性开始得到广泛应用；USB1.1总线规范中规定了全新传输速率（Full-Speed USB)为12Mb/s，同时兼容低速的1.5Mb/s速率，具有良好的热插拔特性以及拥有强大的扩展能力，一个USB接口理论上可以扩展支持127个USB设备；在社会科技技术发展进步的条件下，人们对数据吞吐量的需要越来越大，尤其是在高速数据采集领域以及视频图像传输场合，便应用而生了高速传输速率（High-Speed USB）为480Mb/s的USB2.0总线技术规范，达到了USB全速的40倍，同时具有兼容性和支持Windows、Linux等广泛的操作系统对其的识别，支持控制传输、中断传输、同步传输和块传输等4种数据传输协议。
目前新的超高速USB3.0总线接口规范支持5.0Gb/s（Super-Speed USB） 的超速传输速率，也即最大的传输速度，是USB2.0传输速度的10倍，同时具有兼容性，在常规条件下的最大传输距离为3m。USB3.0采用了对偶单纯型四线制差分信号线，能够进行点对点的全双工数据通信，数据在传输过程中是一个8B/10B的编码，具有超高速的数据约束。线缆采用了多核SDP线，共有6个线缆信号，4个用于超高速数据传输，2个用于一般传输；相对于USB2.0来说，增加了新的电源管理功能，支持待机、睡眠以及暂定模式，更加省电。值得一提的是，目前就市面上大多数的计算机而言，主板都已经集成了USB3.0的接口，所以说USB3.0的接口技术可以说是未来USB接口的发展方向。
在我们现代的专用集成电路中，FPGA即现场可编程逻辑门阵列是集成度最高的一种，只要用户对其内部的逻辑模块和输入输出口模块进行相应的配置，便能实现相应的逻辑操作，其中，我们最后由编程产生的二进制比特流文件可以下载到板子中进行程序的固化。根据不同的任务进行系统的在线定制，已使FPGA的应用到非常广阔的领域中。
本课题要求实现的是基于USB3.0的实时数据采集系统软件的设计。首先我们要清楚的就是USB3.0数据传输的协议，在充分理解的基础上，其次利用现有的Xilinx公司提供的一款Virtex6系列的XC6VLX130T-1FFG1156 FPGA芯片和Cypress 公司提供的FX3系列的CYUSB3014 的主控芯片，用VerilogHDL程序语言进行USB数据协议的编写，过程中要注意的就是AD数据采集模块和USB3.0数据传输模块时序的匹配，以便更好地实时传输产生的正弦波信号的数据。其中，课题中也要求熟悉ads4249芯片的工作原理，以便利用ads4249芯片将正弦波的模拟信号转变为数字信号进行高速AD数据的采集及传输工作。最后使我们能在PC机完成测试功能，保证数据能够准确完整的在PC机上显示出来。
USB3.0更高的传输性能从而让其提供了更快的数据转换能力，尤其在数据量特别大的时候，也可实现数据的高速传输，极大地提高了数据在传输过程中的带宽，会减少占用FPGA和计算机的时间，传输的稳定性也较高，对需要PC和外设进行高速数据通信的电路设计具有一定的参考价值。
- 课题的理论基础依据
本课题着重点在于USB3.0的数据传输协议。我们知道USB总线接口技术支持控制传输、中断传输、同步传输和块传输等4种不同类型的传输模式，不同的USB外设可根据自身的需要选择不同的传输模式。本课题我们将使用块传输模式进行数据的高速传输。
2.1 USB块传输
