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基于USB2.0總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

時間:2023-05-01 12:18:07 電子通信論文 我要投稿
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基于USB2.0總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

摘要:本文主要介紹支持USB2.0高速傳輸?shù)腅Z-USB FX2單片機(jī)CY7C68013,并詳細(xì)說明用此芯片實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和相應(yīng)的Windows驅(qū)動程序及底層固件程序的開發(fā)過程。

關(guān)鍵詞:CY7C68013  USB2.0  數(shù)據(jù)采集  固件

1    引言

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對數(shù)據(jù)采集的要求日益提高,在瞬態(tài)信號測量、圖像處理等一些高速、高精度的測量中,需要進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集,F(xiàn)在通用的高速數(shù)據(jù)采集卡一般多是PCI卡或ISA卡,存在以下缺點:安裝麻煩、價格昂貴;受計算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源限制,可擴(kuò)展性差;在一些電磁干擾性強(qiáng)的測試現(xiàn)場,無法專門對其做電磁屏蔽,導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真。

通用串行總線USB是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為解決傳統(tǒng)總線不足而推廣的一種新型的通信標(biāo)準(zhǔn)。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易于擴(kuò)展等優(yōu)點,已逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢;赨SB的高速數(shù)據(jù)采集卡充分利用USB總線的上述優(yōu)點,有效解決了傳統(tǒng)高速數(shù)據(jù)采集卡的缺陷。

2    硬件設(shè)計

2.1支持USB2.0高速傳輸?shù)腃Y7C68013

Cypress Semiconductor公司的EZ-USB FX2是世界上第一款集成USB2.0的微處理器,它集成了USB2.0收發(fā)器、SIE(串行接口引擎)、增強(qiáng)的8051微控制器和可編程的外圍接口。FX2這種獨創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到56Mbytes/s,即USB2.0允許的最大帶寬。在FX2中,智能SIE可以硬件處理許多USB1.1和USB2.0協(xié)議,從而減少了開發(fā)時間和確保了USB的兼容性。GPIF(General Programmable Interface)和主/從端點FIFO(8位或16位數(shù)據(jù)總線)為ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了簡單和無縫連接接口。

CY7C68013的GPIF引擎具有自動傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性,這種特性使得外圍設(shè)備和主機(jī)通過CY7C68013可以無縫的、高速的傳輸數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸,CY7C68013CPU不會直接參與數(shù)據(jù)的傳輸,而是直接利用GPIF的自動傳輸數(shù)據(jù)模式。圖1和圖2說明了主機(jī)IN和OUT數(shù)據(jù)傳輸過程。

2.1.1 端點緩沖區(qū)

FX2包含3個64字節(jié)端點緩沖區(qū)和4K可配置成不同方式的緩沖,其中3個64字節(jié)的緩沖區(qū)為EP0、EP1IN和EP1OUT。EP0作為控制端點用,它是一個雙向端點,既可為IN也可為OUT。當(dāng)需要控制傳輸數(shù)據(jù)時,F(xiàn)X2固件讀寫EP0緩沖區(qū),但是8個SETUP字節(jié)數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)在這64字節(jié)EP0端點緩沖區(qū)中。EP1IN和EP1OUT使用獨立的64字節(jié)緩沖區(qū),F(xiàn)X2固件可配置這些端點為BULK、INTERRUPT或ISOCHRONOUS傳輸方式,這兩個端點和EP0一樣只能

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