基于USB2.0的同步高速數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)

時(shí)間：2023-05-01 12:16:25 電子通信論文我要投稿

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摘要：介紹了一種基于USB2．0接口的同步高速數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)方案及其軟硬件的設(shè)計(jì)方法，對(duì)Cypress的USB2．0控制芯片CY7C68013和同步數(shù)據(jù)采集芯片AD7862的特性作了簡(jiǎn)要說(shuō)明，同時(shí)重點(diǎn)介紹CPIP及其驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：USB2．0 EZ—USB FX2 同步數(shù)據(jù)采集

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)外部總線速度的要求越來(lái)越高。通用串行總線(Universal Serial Bus，即USB總線)憑借其即插即用、熱插拔以及較高的傳輸速率等優(yōu)點(diǎn)，成為PC機(jī)與外設(shè)連接的普遍標(biāo)準(zhǔn)。在許多便攜式電腦上，已經(jīng)找不到RS-232接口。迄今為止，常用的USB總線標(biāo)準(zhǔn)有1998年發(fā)布的USBl．1版本和2000年發(fā)布的USB2．0版本。其中1．1版本支持兩種傳輸速率：1．5Mbps和12Mbps，主要應(yīng)用在低速傳輸要求的場(chǎng)合；而2．0版本面向高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)膱?chǎng)合，支持480Mbps的傳輸速度，并向下完全兼容USBl．1協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)遇到一些突發(fā)信號(hào)，需要對(duì)其進(jìn)行高速采集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸，所以USB2．0標(biāo)準(zhǔn)自然成為首選。以Cypress公司的EZ-USB FX2系列中的CY7C68013芯片作為核心控制器，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套符合USB2．0標(biāo)準(zhǔn)的高速同步數(shù)據(jù)采集器。

1 CY7C68013芯片

Cypress公司的EZ-USB FX2系列中的CY7C68013，是目前市面上比較少的符合USB2．0標(biāo)準(zhǔn)的USB控制器之一。與其它同類芯片相比，它提供了4KB的FIFO和一個(gè)功能十分強(qiáng)大的GPIF(General Programmable Interface)模塊。后者相當(dāng)于一個(gè)可編程狀態(tài)機(jī)，正是由于它的存在，使得CY7C68013比其它同類芯片具有強(qiáng)大的互聯(lián)能力。圖1是CY7C68013芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要特點(diǎn)如下：

·CY7C68013內(nèi)部集成了一個(gè)增強(qiáng)型的51內(nèi)核，其指令集與標(biāo)準(zhǔn)的8051兼容，并且在多方面有所改進(jìn)。例如：最高工作頻率可達(dá)48MHz，一個(gè)指令周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)UART接口，三個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，一個(gè)I2C接口引擎等。

·CY7C68013提供了一個(gè)串行接口引擎(SIE)，負(fù)責(zé)完成大部分USB2．0協(xié)議的處理工作，從而大大減輕了USB協(xié)議處理的工作量，并且提供了4KB的FIFO保證數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枰?/p>

·為了滿足與各種不同類型外設(shè)的互聯(lián)需要，芯片中集成了一個(gè)GPIF模塊，讓用戶可以按照外設(shè)的時(shí)序進(jìn)行波形編輯，而不需要復(fù)雜的程序描述，就可以保證GPIF與內(nèi)部．FIFO的協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)芯片與高速外圍設(shè)備之間的邏輯連接和高速數(shù)據(jù)傳輸。這對(duì)于開發(fā)者來(lái)說(shuō)是相當(dāng)友好的。筆者就是利用這一特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速同步采集及傳輸。

圖1

2 同步高速數(shù)據(jù)采集芯片AD7862

2．1 AD7862的結(jié)構(gòu)

AD7862是AD公司推出的高速、低功耗、雙極

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