USB2.0開發(fā)系統(tǒng)概要

作者Email: wangyan334@vip.sina.com

USB,全稱是Universal Serial Bus（通用串行總線），它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制訂的， USB接口經(jīng)歷了六年的發(fā)展，現(xiàn)在USB已經(jīng)發(fā)展到了2.0版本。USB2.0協(xié)議支持現(xiàn)存的所有USB設(shè)備，既可以把USB1.1設(shè)備插入USB1.1的PC機(jī)接口，并且在電氣上兼容USB1.1的連接線。

1、USB總線特點

(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率高

(2) 數(shù)據(jù)傳輸可靠

(3)同時掛接多個USB設(shè)備

(4)USB接口能為設(shè)備供電

(5) 支持熱插拔。

USB還具有一些新的特性，如：實時性（可以實現(xiàn)和一個設(shè)備之間有效的實時通信）、動態(tài)性（可以實現(xiàn)接口間的動態(tài)切換）、聯(lián)合性（不同的而又有相近的特性的接口可以聯(lián)合起來）、多能性（各個不同的接口可以使用不同的供電模式）。

2、USB接口的結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用

USB接口引腳定義如圖4所示。USB接口數(shù)據(jù)傳輸距離不大于5米。其典型應(yīng)用如下圖5所示。

USB總線上數(shù)據(jù)傳輸方式有控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、塊數(shù)據(jù)傳輸。在圖5所示系統(tǒng)中，USB HOST根據(jù)外部USB設(shè)備速度及使用特點采取不同的數(shù)據(jù)傳輸特點。如通過控制傳輸更改鍵盤、鼠標(biāo)屬性，通過中斷傳輸要求鍵盤、鼠標(biāo)輸入數(shù)據(jù)；通過控制傳輸改變顯示器屬性，通過塊數(shù)據(jù)傳輸將要顯示的數(shù)據(jù)送給顯示器。

3、器件選用：

USB2.0器件：Cypress公司FX2系列；

高速ADC：TI、LT、AD公司的高速（40MSPS～80MSPS）8位ADC系列；

高精度ADC：TI、LT、AD公司的中高速（2MSPS～40MSPS）12/14位ADC系列；

高速DAC：AD、LT公司的高速（40MSPS～80MSPS）8位DAC系列；

高精度DAC：AD、LT公司的中高速（20MSPS～80MSPS）12/14位DAC系列；

4、EX-USB FX2的主要特點

EZ-USB FX2芯片包括1個8051處理器、1個串行接口引擎（SIE）、1個USB收發(fā)器、8.5KB片上RAM、4KB FIFO存儲器以及1個通用可編程接口（GPIF），如圖2所示。FX2是一個全面集成的解決方案，它占用更少的電路板空間，并縮短開發(fā)時間。

EZ-USB FX2擁有1個獨特的架構(gòu)，其中包括1個智能串行接口引擎（SIE）。它執(zhí)行所有基本的USB功能，將嵌入式MCU解放出來以用于實現(xiàn)專用的功能，并保證其持續(xù)的高性能的傳輸速率。FX2還包括2個通用可編程接口（GPIF），允許它“無膠粘接”，即可與任何ASIC或DSP進(jìn)行連接，并且它還支持所有通用總線標(biāo)準(zhǔn)，包括ATA、UTOPIA、EPP和PCMCIA。EZ-USB FX2完全適用于USB2.0，并向下兼容USB1.1。

FX2有3種封裝形式：56腳 SOPP、100腳的TQFF（薄形四方扁平封裝）、128腳的TQFP。引腳數(shù)的區(qū)別在于輸入、輸出引腳數(shù)的不同，以針對不同的應(yīng)用要求。

5、本系統(tǒng)的功能：

1、有PGA（可編程增益放大器），ADC采用20MSP～40MSPS中高速8位ADC，DAC采用20MSPS～40MSPS中高速8位DAC。

2、SRAM采用128K8高速SRAM。

3、 3、具備16通道數(shù)字輸入和16通道數(shù)字輸出，也可以配置為32通道數(shù)字輸出或32通道數(shù)字輸入。

4、 編寫了USB2.0器件的介紹文檔，讓用戶熟悉Cypress公司USB器件各種特性。

5、 根據(jù)USB2.0器件各種內(nèi)部特性，編寫了相應(yīng)的固件代碼和上層測試程序。

6、 編寫了USB2.0內(nèi)部傳輸速度測試程序，以多媒體圖象顯示程序為例（將圖象下載到FX2中，讀回主機(jī)顯示，計算每秒顯示幀數(shù)）。

7、 將USB2.0的Slave FIFO引出，用戶可以將Slave FIFO通道連接到用戶板上試驗。

8、 配套模擬數(shù)據(jù)采集顯示軟件，可以作為功能較為完全的數(shù)字存儲示波器使用。

6、綜述：

USB2.0開發(fā)系統(tǒng)是一個較為通用的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，可以作為高性能的便攜式（主要針對移動系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集卡，也可以作為高性能ADC、DAC器件的評估板，同時可以作為一個高性能的便攜虛擬儀器使用，由于采用USB2.0接口，能夠克服以往使用并口或USB1.1接口便攜虛擬儀器實時性不夠的弱點。