基于VC的USB2.0數據采集系統設計

引言

　USB(通用串行總線)集中了PCI和RS-232串行總線的優點，具有方便的即插即用和熱插拔特性以及較高的傳輸速率，因此，將USB技術應用于數據采集是非常合適的，可以達到數據采集系統的高速度處理。目前，USB已經推出了其協議的2.0版本，速率高達480 Mbit/s。

　　本文研發了一套基于USB接口的數據采集系統，整個系統的設計涉及到硬件、設備固件(Firmware)、USB設備驅動程序及客戶應用軟件。下面分別加以說明。

　　1 USB接口芯片

　　本文介紹的USB數據采集系統采用了Cypress公司EZ-USB FX2系列的CY7C68013-128AC芯片，它同時集成了8051微控制器和USB2.0收發器，在提高集成度的同時也加快了數據傳輸的速度。在系統中，CY7C68013-128AC既是數據采集控制器又是USB控制器，EZ-USB FX2系列有3種型號：CY7C68013-56PVC、CY7C68013-100AC、CY7C68013-128AC。該系列的芯片都是針對USB2.0的，并且與USB1.1兼容。其中，CY7C68013-128AC是128腳，TPQF封裝，功能非常完善，與另外兩種相比，主要是增加了16位地址總線和8位數據總線以及更多的IO口，因此，CY7C68013-128AC的可擴展性最好。圖1是該芯片的內部結構圖。

　　2 USB的固件和驅動程序設計

　　2.1固件

　　固件是儲存在程序內存中的代碼，它使得USB接口芯片與主機和外設中其他電路能夠通信。Cypress公司給出了一個固件庫和固件框架(Frame Works)，均是用Keil C51開發的。固件庫提供了一些常量、數據結構、宏、函數來簡化用戶對芯片的使用;固件框架實現了初始化芯片、處理USB標準設備請求以及掛起狀態下的電源管理等功能。該框架不添加任何代碼，編碼后產生的.HEX文件載入芯片就能與主機進行基本的USB通信，只是不能完成特定的任務。對于用戶而言，主要的工作就是選擇適當的傳輸方式，添加需要使用的端點(Endpoint)，考慮到本系統要求實現一定數量數據的快速采集，并要迅速地將采集到的數據傳輸和進行分析處理，并且對數據的完整性要求較高，我們采用了塊傳輸方式(Bulk Transfers)，在TD-Init()函數中添加初始化代碼，亦即選擇塊傳輸方式和選擇端點2、6分別為輸出、輸入端口，在TD-Poll()函數中添加功能代碼，以實現發送和接收數據功能，關鍵代碼分別如下：

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