基于EZ－USB的電腦眼接口設(shè)計(jì)

　　片內(nèi)嵌有一個(gè)增強(qiáng)型的8051微控制器,4個(gè)時(shí)鐘的周期使它比標(biāo)準(zhǔn)8051的速度快3倍。

　　EZ-USB 2131Q有兩種同步傳輸方式：即普通讀寫(xiě)方式和快速讀寫(xiě)方式。在普通讀寫(xiě)方式下,芯片從外部讀取或向外部寫(xiě)入數(shù)據(jù)的速率不會(huì)超過(guò)1000字節(jié)/ms,而且數(shù)據(jù)傳輸指令只能一一列出,共要寫(xiě)出1000行相同的指令。中間不能用循環(huán)來(lái)傳輸數(shù)據(jù),而且也沒(méi)有時(shí)間來(lái)加入其它指令。這種方式對(duì)于要求同步傳輸、每幀傳輸1023字節(jié)的設(shè)備是不可取的。在快速讀寫(xiě)方式下,芯片可以在0.5ms內(nèi)從外部讀取或向外部寫(xiě)入1023字節(jié)的數(shù)據(jù),并且還留有足夠的時(shí)間可以加入其它指令。

　　2 電腦眼與EZ-USB 2131Q的接口方案

　　2.1 電腦眼的USB單片方案

　　本文中電腦眼的傳輸速度為9幀/s,發(fā)送一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)約111ms;而USB采集一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)約108ms,電腦眼發(fā)送圖像數(shù)據(jù)和USB接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的時(shí)間基本相當(dāng)。

　　根據(jù)EZ-USB 2131Q和電腦眼的總線其傳輸速率,可以利用外接存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)各功能塊的接口,電腦眼與EZ-SUB接口框圖如圖2所示。電腦眼通過(guò)8位數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù),如果保持電腦眼數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸,就用場(chǎng)同步和象素同步作為控制信號(hào)。EZ-USB2131Q具有8位輸入輸出數(shù)據(jù)線,多功能口可用來(lái)接收和發(fā)送控制信號(hào),其地址線在快速傳輸模式下不可用。

　　芯片每幀從外部存儲(chǔ)器取數(shù)1023字節(jié),在電腦眼與EZ-USB 2131Q接口時(shí),如果利用一個(gè)2KB的異步FIFO,電腦工作如下：在電路加電后,電腦眼的場(chǎng)同步控制信號(hào)時(shí)FIFO進(jìn)行初始化,然后電腦眼的象素同步信號(hào)選通FIFO的讀數(shù)據(jù)端口,將電腦眼采集的圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO;當(dāng)FIFO中的數(shù)據(jù)量達(dá)到1KB時(shí)（即半滿時(shí)）,FIFO自動(dòng)對(duì)半滿標(biāo)志端口置位,EZ-USB2131Q芯片內(nèi)的控制指令在USB的幀中斷時(shí)檢測(cè)到半滿標(biāo)志位后,發(fā)出快速讀數(shù)據(jù)控制信號(hào),從FIFO中取出1023個(gè)字節(jié)的圖像數(shù)據(jù)存入芯片內(nèi)部的緩沖中。因電腦眼一場(chǎng)圖像的分辨率是384×287象素,一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)為110208（1023×107+747）字節(jié),在取完1023×107字節(jié)數(shù)據(jù)后,芯片在USB的下一幀中斷時(shí)檢測(cè)不到FIFO半滿置位標(biāo)志。為了保證電腦眼不中斷地采集數(shù)據(jù)而只能舍棄剩余的747字節(jié)的數(shù)據(jù),并且新的場(chǎng)同步信號(hào)的到來(lái)又會(huì)對(duì)FIFO進(jìn)行初始化,開(kāi)始存入新一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)。這一接口電路雖然簡(jiǎn)單,能實(shí)現(xiàn)圖像顯示,但通過(guò)USB口所顯示的圖像不完整。因此,設(shè)計(jì)了基于外接RAM的單片方案。

　　2.2 基于外接RAM的單片方案

　　介于上述接口方案存在的缺陷,即要保證電腦眼不間斷采集數(shù)據(jù)又要保證EZ-USB 2131Q芯片能獲取一場(chǎng)圖像的全部數(shù)據(jù),可以采取如圖3所示的另一種單片方案。上面提到過(guò),電腦眼一場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)是110208字節(jié),要存入一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)就需要一個(gè)128KB的RAM。為了保證電腦眼不間斷地連續(xù)傳輸,在此單片方案中利用一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器對(duì)兩個(gè)128KB的RAM進(jìn)行切換,分別存入電腦眼連續(xù)采集的兩場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)。外接RAM的電路中,包含有3大功能塊：兩個(gè)128KB的RAM組成存儲(chǔ)功能塊、兩個(gè)地址發(fā)生器及一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器,如圖3所示。存儲(chǔ)功能塊用于存儲(chǔ)電腦眼的一場(chǎng)完整圖像數(shù)據(jù),地址發(fā)生器用于存儲(chǔ)器的地址選擇,多路轉(zhuǎn)換器用于切換對(duì)存儲(chǔ)塊的工作路徑。