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DSP核信號采集系統(tǒng)通訊接口設計

作者: 時間:2010-03-18 來源:網絡 收藏
0.引言

  隨著數字處理技術理論的不斷發(fā)展,數字處理器的發(fā)展也是日新月異。不僅執(zhí) 行指令速度越來越快,而且其功耗也越來越低。許多儀器或檢測設備都不約而同地將 應用到那些數據量龐大而且需實時傳送數據的中。核數據也不例外,利用 可以實時有效地處理的信號,并將處理數據發(fā)送至上位機進行進一步處理。通常 數據下位機與上位機的采用串口方式,這種方式不僅協(xié)議簡單,而且連接方便。 但是這種方式的數據傳送速率不高,而USB 總線具有方便快捷、支持即插即用、可實 現高速數據等優(yōu)點,在很多領域得到廣泛應用。USB 總線在USB1.1 協(xié)議下傳輸速 率可達12Mbps ,USB2.0 協(xié)議下可達480Mbps ,完全可以滿足目前的數據采集控制系統(tǒng)對于 數據實時傳輸速率越來越高的要求。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163204.htm

  因此在本系統(tǒng)中其方式采用USB(Universal Serial Bus)總線方式。 USB 控制芯片采用Cypress 公司EZ-USB SX2 系列的CY7C68001 控制芯片, 選用TI 公司的定點DSP 芯片TMS320VC5502。

  1.CY7C68001USB 控制芯片介紹

  CY7C68001 是由美國Cypress 公司開發(fā)的高速USB 芯片,支持USB2.0 協(xié)議。其內部 集成有USB 收發(fā)器(物理層)、USB 串行接口引擎SIE(鏈路層,實現底層通信協(xié)議)、4KB的FIFO 以及電壓調節(jié)器、鎖相環(huán);可工作于全速(12Mb/s)和高速(480Mb/s)兩種傳輸模式, 支持8 位和16 位數據總線方式,具有同步和異步的FIFO 接口。CY7C68001 被用來與DSP、 ASIC、FPGA 等控制器連接實現USB 的功能,其內部不含微控制器。同時CY7C68001 提 供4 種傳輸方式(控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸),可滿足用戶對各種傳輸方 式的要求。由于該控制芯片內不含微控制器,USB 的應用層協(xié)議應該由DSP 編程實現,USB 固件的加載必須靠DSP 控制CY7C68001 完成。

  2.通訊接口系統(tǒng)硬件

  整個采集系統(tǒng)包括的部分有傳感器信號調理電路、A/D 轉換電路、FIFO 數據緩沖單元、 DSP 控制器、FLASH 程序存儲單元、CPLD 邏輯控制單元、與上位機連接的USB 通訊單元。 其中與PC 機通訊的USB 單元硬件接口框圖如下圖所示。




  圖 1 數據采集系統(tǒng)與PC 機通訊的硬件接口框圖

  由圖 1 可以看出,通訊部分主要由CY7C68001 USB 控制器、CPLD 邏輯單元、E2PROM、 TMS320VC5502 組成。由于整個系統(tǒng)所需的器件數目較多,由此帶來的邏輯控制較為復雜, 而DSP 的I/O 接口有限,故在系統(tǒng)中加入了CPLD 邏輯控制單元,用于產生電路中需要的 邏輯狀態(tài)。同時用CPLD 中還實現了寄存器功能,這部分寄存器用于表征USB 通訊時各種 狀態(tài)信息,便于DSP 查詢。

  CY7C68001 USB 控制器與TMS320VC5502 采用EMIF 連接方式,并將USB 控制器中 的存儲器配置到CE1 空間。同時采用異步讀寫方式完成TMS320VC5502 與CY7C68001之 間的數據和命令交換。系統(tǒng)中E2PROM 的作用是完成USB 控制器的描述表自舉。CY7C68001 控制器的自舉方式有兩種:EEPROM 和微控制器,本系統(tǒng)采用EEPROM 方式。

  3.通訊接口系統(tǒng)軟件

  3.1 主機端軟件設計

  主機端軟件的功能主要是完成下位機上傳數據的接收、顯示、分析等。由于信號采集的數據量較大,所以在USB 傳輸方式上采用批量傳輸方式。

  主機端軟件的設計包含3 個方面:

  (1)USB 驅動程序設計

  USB 驅動程序的功能主要是實現USB 發(fā)現、配置、關閉以及數據的傳送接口控制。 USB 設備驅動程序的設計是基于WDM (Windows driver model ,驅動程序模型)的。WDM 采用分層驅動程序模型,分為較高級的USB 設備驅動程序和較低級的USB 函數層。其中 USB 函數層由兩部分組成:較高級的通用串行總線模塊(US-BD)和較低級的主控制器驅動程 序模塊(HCD)。在上述USB 分層模塊中,USB 函數層由操作系統(tǒng)提供,負責管理USB 設 備驅動程序和USB 控制器之間的通信、加載及卸載USB 驅動程序,與USB 設備通用端點 建立通信來執(zhí)行設備配置、數據與USB 協(xié)議框架和打包格式的雙向轉換任務。

 ?。?)安裝USB 的信息文件(.inf)

  這一步用于將驅動程序綁定到特定設備的Verdor ID (VID) 和Product ID( PID)。當USB 設備插入計算機時,計算機檢測到設備插入后自動發(fā)出查詢請求;USB 設備回應該請求, 并送出設備的VID /PID。計算機根據這兩個ID 裝載相應設備驅動程序,完成枚舉。


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