基于USB 2．0總線的航天設(shè)備地面檢測(cè)系統(tǒng)

1．2 USB與LVDS接口的互相轉(zhuǎn)換
以USB和LVDS接口之間的轉(zhuǎn)換為例來說明USB 2．0到各種接口之間的轉(zhuǎn)換方法。LVDS是一種常用的穩(wěn)定的高速串行總線，具有傳輸速度高和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于航天、軍工以及各種工業(yè)產(chǎn)品中。
在處理LVDS數(shù)據(jù)的過程中，系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)之后，F(xiàn)PGA內(nèi)部邏輯對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝即添加數(shù)據(jù)包頭和包尾，之后將數(shù)據(jù)放入到LVDS專用的FIFO中。數(shù)據(jù)發(fā)送邏輯監(jiān)測(cè)CY7C68013A的總線是否繁忙，如果總線空閑同時(shí)FIFO中有需要上傳到PC機(jī)的數(shù)據(jù)，就將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到USB控制器，USB控制器再將數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中。
PC上位機(jī)到外圍LVDS接口的數(shù)據(jù)傳輸過程與此類似，上位機(jī)USB 2．0接口和RS 422等接口之間的互相轉(zhuǎn)換邏輯也采用類似方法完成。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主要由兩部分組成，即USB 2．0芯片的固件程序以及PC上位機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)處理程序，下面分別加以簡(jiǎn)要介紹。
2．1 USB固件設(shè)計(jì)
設(shè)備固件程序的主要功能是對(duì)CY7C68013A總線芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行初始化，從而控制FX2LP的數(shù)據(jù)收發(fā)，同時(shí)處理USB驅(qū)動(dòng)程序的請(qǐng)求(如請(qǐng)求設(shè)備描述符或設(shè)置設(shè)備狀態(tài)，請(qǐng)求或設(shè)置設(shè)備接口等USB 2．0標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求)，控制芯片中應(yīng)用程序控制指令的接收和執(zhí)行等。CY7C6801 3A內(nèi)部集成了一個(gè)增強(qiáng)型的8051單片機(jī)，其配置程序的編寫與下載和標(biāo)準(zhǔn)的8051處理器相同，方便了用戶的開發(fā)。
CY7C68013A支持Slave FIFOs和General Programmable Interface(GPIF)2種工作模式。其中Slave FIFOs主要用于外部包含有控制邏輯的系統(tǒng)中，在這種工作模式下，CY7C68013A的內(nèi)部CPU并不直接接觸和處理數(shù)據(jù)，此時(shí)CY7C68013A只是簡(jiǎn)單的用作USB接口和外部控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。而GPIF則用于外部沒有控制器的系統(tǒng)中，此時(shí)CY7C68013A通過GPIF接口控制數(shù)據(jù)的傳輸。本系統(tǒng)采用了Aetel的FPGA作為外部的數(shù)據(jù)控制及接口轉(zhuǎn)換邏輯，所以系統(tǒng)采用Slave FIFOs工作模式，CY7C68013A只是簡(jiǎn)單的用于USB接口和FPGA之間的數(shù)據(jù)傳遞。
USB有四種標(biāo)準(zhǔn)的傳輸模式，本系統(tǒng)涉及到高速數(shù)據(jù)的傳輸，所以根據(jù)實(shí)際需要選用Slave FIFO中的批量傳輸(Bulk)模式，同時(shí)為了減少USB芯片自帶增強(qiáng)型8051處理器對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的影響，本系統(tǒng)將CY7C68013A配置為自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模式，使得數(shù)據(jù)傳輸不用經(jīng)過8051，此時(shí)USB內(nèi)部的CPU控制器不直接參與數(shù)據(jù)的傳輸，其原理如圖3所示。