USB接口多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　
　　USB從接口CY7C68001模塊
　　
　　CY7C68001集成有USB2.0收發(fā)器（物理層）、USB2.0串行接口引擎SIE（鏈路層）、4kB的FIFO和電壓調(diào)節(jié)器、鎖相環(huán)，支持高速（480Mb/s）或全速（12Mb/s）傳輸，3.3V操作電壓，具有同步與異步的FIFO接口，支持USB2.0協(xié)議要求的全部4種傳輸方式（控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸），可以滿足用戶對(duì)各種數(shù)據(jù)傳輸方式的需求。片上的串行接口處理器（SIE）能完成大部分的USB協(xié)議操作，使用戶可以擺脫復(fù)雜的協(xié)議細(xì)節(jié)，簡(jiǎn)化用戶配置代碼，加快程序開發(fā)過(guò)程。但是由于不帶MCU內(nèi)核，所以USB應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)該由DSP編程實(shí)現(xiàn)，USB固件的加載必須靠DSP控制來(lái)完成。
　　
　　本設(shè)計(jì)將CY7C68001映射為DSP的外設(shè)，占用DSP的外擴(kuò)區(qū)域XINTF0空間，地址分配如下：FIFO2，F(xiàn)IFO4，F(xiàn)IFO6，F(xiàn)IFO8和命令口的地址分別為000，001，010，011，100，采用并行異步讀寫方式完成二者之間數(shù)據(jù)和命令的交換。當(dāng)CY7C68001的地址線FIFOADR[2:0]為100時(shí)，選中CY7C68001的命令口，通過(guò)CY7C68001的命令口，可以訪問(wèn)其內(nèi)部37個(gè)寄存器、Endpoint0緩沖器（64個(gè)字節(jié)FIFO）和描述表（500個(gè)字節(jié)FIFO）等。CY7C68001中斷信號(hào)INT#和4個(gè)狀態(tài)信號(hào)READY、FLAGA、FLAGB、FLAGC分別與DSP的外部中斷1 (XINT1)， GPIOA0，GPIOA1，GPIOA2，GPIOA3相連。在實(shí)際應(yīng)用中，由于通信速度達(dá)480Mb/s，所以要對(duì)電源進(jìn)行退耦處理， 另外CY7C68001最好使用24MHz有源晶振以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，硬件電路圖如圖4所示。

　　
　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　
　　傳統(tǒng)的開發(fā)USB應(yīng)用系統(tǒng)的步驟是：先用Windows DDK(設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包)或第三方開發(fā)工具(如Driver Studio)開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序，然后用Visual C++編寫DLL(動(dòng)態(tài)連接庫(kù))，最后再調(diào)用DLL來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序。本文介紹一種簡(jiǎn)單快速開發(fā)USB接口應(yīng)用系統(tǒng)的方法，它直接在LABVIEW環(huán)境下通過(guò)NI-VISA開發(fā)能驅(qū)動(dòng)用戶USB系統(tǒng)的應(yīng)用程序，完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性，大大縮短了開發(fā)周期。
　　
　　LABVIEW及其對(duì)VISA的調(diào)用
　　
　　VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是一個(gè)用來(lái)與各種儀器總線進(jìn)行通訊的高級(jí)應(yīng)用編程接口(API)，不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制，可用來(lái)對(duì)USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以太網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行配置、編程和調(diào)試。當(dāng)進(jìn)行USB通信時(shí)，VISA提供了兩類函數(shù)供LABVIEW調(diào)用：USB INSTR設(shè)備與USB RAW設(shè)備。USB INSTR設(shè)備是符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備，可以通過(guò)使用USB INSTR類函數(shù)控制，通信時(shí)無(wú)需配置NI-VISA；而USB RAW設(shè)備是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設(shè)備，通信時(shí)要配置NI-VISA。
　　
　　(1)配置NI-VISA的步驟
　　
　　①使用Driver Development wizard(驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)向?qū)?創(chuàng)建INF文檔；
　　
　?、诎惭bINF文檔，并安裝使用INF文檔的USB設(shè)備；
　　
　?、凼褂肗I-VISA Interactive Control(NI-VISA互動(dòng)控制工具)對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以證實(shí)USB設(shè)備已正確安裝，并獲得USB設(shè)備的各屬性值。
　　
　　(2)與Nl-VISA相配合的LABVIEW模板中VI子節(jié)點(diǎn)
　　
　　ViOpen，打開并指定VISA resource name的設(shè)備的連接；
　　
　　ViProperty，VISA設(shè)備的屬性子節(jié)點(diǎn)，可以設(shè)置端點(diǎn)或傳輸方式；
　　
　　ViWrite，向VISA resource name指定的設(shè)備寫入數(shù)據(jù)；
　　
　　ViRead，從VISA resource name指定的設(shè)備讀出數(shù)據(jù)；
　　
　　ViClose，結(jié)束設(shè)備讀寫并關(guān)閉與指定設(shè)備的連接。
　　
　　(3)USB RAW設(shè)備讀寫的操作
　　
　　USB RAW設(shè)備的讀寫流程圖如圖5所示。