利用USB2.0技術(shù)的高速雙路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　GPIF狀態(tài)機(jī)可以定義四個(gè)波形描述符，一般情況下是：FIFO讀，F(xiàn)IFO寫，單字/字節(jié)讀，單字/字節(jié)寫。Cypress提供了圖形化的波形描述工具GPIF Designer，用戶只需要給出GPIF波形，GPIF Designer會(huì)自動(dòng)生成C語(yǔ)言的波形代碼Gpif.c，可以直接鏈接到用戶的固件程序中。本文中用到了FIFORd描述符，波形如圖3所示。

　　圖3 GPIF Designer設(shè)計(jì)的 FIFORd波形

　　4.系統(tǒng)軟件編寫

　　系統(tǒng)軟件主要包括三個(gè)部分：下位機(jī)CY7C68013的固件，USB驅(qū)動(dòng)程序和上位機(jī)主機(jī)應(yīng)用程序。

　　4.1 固件程序編寫

　　對(duì)于下位機(jī)CY7C68013的固件編寫，Cypress公司給出了在Keil C51下的固件程序框架，固件框架完成EZ-USB FX2的初始化、USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求處理、USB掛起模式下的電源管理服務(wù)和USB中斷處理。Cypress還提供了函數(shù)鉤子來(lái)加速用戶代碼的添加。用戶只需要簡(jiǎn)單地提供一個(gè)USB描述符表和執(zhí)行外圍功能的代碼即可。

　　4.2 驅(qū)動(dòng)程序編寫

　　Windows系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)包括三層，從高到低依次是：USB客戶端設(shè)備驅(qū)動(dòng)(USB Client Device Driver)、USB總線驅(qū)動(dòng)(USB Hub(Bus) Driver)、主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)(Host Controller Driver)。后兩者由Windows系統(tǒng)提供，用戶只需要開發(fā)USB客戶端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，Cypress公司提供了一個(gè)通用的驅(qū)動(dòng)程序 (General Purpose Driver)，即ezusb.sys，一般情況下，該驅(qū)動(dòng)程序可以滿足FX2開發(fā)者的需要。本文使用了Cypress公司的通用驅(qū)動(dòng) ezusb.sys。為了使用ezusb.sys，用戶必須編寫對(duì)應(yīng)的inf文件，inf文件將特定的USB設(shè)備綁定給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，該inf文件參照 ezusbw2k.inf編寫。

　　4.3 主機(jī)應(yīng)用程序編寫

　　通用驅(qū)動(dòng)程序GPD即ezusb.sys提供了基本USB設(shè)備請(qǐng)求和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩裟Ｊ浇涌冢脩裟Ｊ綉?yīng)用程序通過Win32函數(shù) DeviceIoControl()給設(shè)備驅(qū)動(dòng)器發(fā)送請(qǐng)求。Ezusb.sys提供了基本設(shè)備請(qǐng)求、批量讀寫、同步讀寫等一系列IOCTL函數(shù)。這里以 IOCTL_EZUSB_BULK_READ（EZUSB批量傳輸）為例加以介紹。

　　批量傳輸模式下讀FX2的端點(diǎn)FIFO的關(guān)鍵代碼如下：

　　DWORD ioctl_val=IOCTL_EZUSB_BULK_READ; //設(shè)置從設(shè)備中讀數(shù)據(jù)

　　Bresult=DeviceIoControl ( hDevice , ioctl_val , //從設(shè)備讀數(shù)據(jù)

　　bulkControl , //端點(diǎn)號(hào)

　　sizeof ( BULK_TRANSFER_CONTROL), //傳入?yún)?shù)的大小

　　buffer , //讀數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)

　　length , //讀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

　　(unsigned long *)nBytes , //驅(qū)動(dòng)返回的數(shù)據(jù)的實(shí)際長(zhǎng)度

　　NULL);

　　限于篇幅，其他程序代碼從略。

　　6．結(jié)束語(yǔ)

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)是充分發(fā)揮了CY7C68013的優(yōu)勢(shì)，利用FX2的內(nèi)部可編程狀態(tài)機(jī)GPIF實(shí)現(xiàn)了與外圍FIFO“無(wú)膠”連接，避免了使用外圍ASIC或者CPLD、FPGA等的麻煩，系統(tǒng)升級(jí)方便。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)緊湊，占用面積小，便于攜帶。

　　本文采用Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013設(shè)計(jì)了一種通用的高速雙路同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過將其與高精度激光縱模分析儀連接進(jìn)行試驗(yàn)，證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸，達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)的目標(biāo)。隨著USB口的進(jìn)一步普及和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，本文設(shè)計(jì)的這種USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。