基于CY7C68013的USB2.0數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)

　　1 引 言

　　通用串行總線(USB)[1]是一種電纜總線。它支持主計(jì)算機(jī)與許多可同時(shí)訪問的外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。使外設(shè)的連接具有單一化、即插即用、熱插拔等特點(diǎn)，已經(jīng)成為個(gè)人筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置接口。USB支持3種傳輸速率：1.5Mb/s的低速傳輸、12Mb/s的全速傳輸、480Mb/s的高速傳輸。Cypress公司的EZ-USB FX2是一款集成 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。每條指令占四個(gè)時(shí)鐘周期，在48M晶振下工作時(shí)，單指令周 期為83.3ns，執(zhí)行速度遠(yuǎn)快于標(biāo)準(zhǔn)的8051單片機(jī)。本文的數(shù)據(jù)傳輸模塊采用CY7C68013 高速芯片設(shè)計(jì)的USB接口可以實(shí)現(xiàn)外部的存儲(chǔ)測試電路數(shù)據(jù)的快速下載，并且上傳至計(jì) 算機(jī)保存，顯示，處理。文中重點(diǎn)介紹CY7C68013的GPIF接口功能及其在設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)機(jī)理。

　　2 硬件連接設(shè)計(jì)

　　2.1系統(tǒng)連接框圖及硬件各部分功能

　　系統(tǒng)的連接框圖如下圖1所示:主要有計(jì)算機(jī)主機(jī)USB接口，程序存儲(chǔ)EEPROM，內(nèi)置MCU的USB接口芯片，電平轉(zhuǎn)換部分組成。

　　硬件各部分功能：

　　設(shè)備接口：實(shí)現(xiàn)模塊與測試電路的連接;

　　電平轉(zhuǎn)換：單片機(jī)的輸出和工作電壓為3.3V的電壓值，而設(shè)備的電壓是3.3～5V之間，電平轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)電壓值的匹配;

　　USB總線控制器：采用CY7C68013接口芯片的GPI接口模式完成控制信號(hào)的發(fā)送和16bit寬度數(shù)據(jù)的讀取;

　　串行EEPROM：存儲(chǔ)單片機(jī)固件，并被下載到單片機(jī)。

　　2.2硬件部分工作過程

　　硬件工作過程：

　　數(shù)據(jù)傳輸中核心器件是CY7C68013控制器芯片，主要完成USB的事務(wù)處理和單片機(jī)的控制功能。系統(tǒng)采用總線供電模式，數(shù)據(jù)傳輸模塊連接到計(jì)算機(jī)后，上電復(fù)位后，USB功能設(shè)備以全速的模式進(jìn)行設(shè)備的識(shí)別并枚舉。設(shè)計(jì)中將程序存儲(chǔ)到串行EEPROM中，主芯片首先檢測I2C總線上的EEPROM，判斷其首字節(jié)是0xC2,下載固件和USB的描述符標(biāo)裝入到自身的RAM中執(zhí)行，并且根據(jù)信息設(shè)置定義設(shè)備，完成了重枚舉。 CY7C68013包含8.5KB的片上RAM，可以用于“軟配置”，4KB的FIFO存儲(chǔ)器可以給4個(gè)端點(diǎn)共享。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速讀取和傳輸，根據(jù)實(shí)際的需要，設(shè)計(jì)中配置了端點(diǎn)2采用三緩沖，使用3KB，端點(diǎn)4采用雙緩沖使用1KB。

　　采用GPIF主機(jī)模式，EZ-USB FX2由軟件編程輸出讀寫控制波形，F(xiàn)D[15:0]雙向數(shù)據(jù)總線12位與外部測試電路的靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)的相連，CTL[5:0]輸出可編程控制信號(hào)，如SRAM的讀寫選通信號(hào)等。數(shù)據(jù)在GPIF控制下讀入到CY7C68013后，在軟件的配置下，完成1024字節(jié)的最大封包，輸入計(jì)算機(jī)，由主機(jī)端的主控制器的串行接口引擎完成數(shù)據(jù)流串行化和解碼。