基于引言DSP平臺的USB接口設計

引言

USB接口（Universal Serial Bus）是一種通用的高速串行接口。它最主要的特點是它的高速傳輸特性。USB1.1理論速度極限可以達到12Mb/s，USB2.0可達到 480Mb/s。這樣，它可以很好解決大數據量的數據在嵌入式系統與PC機之間的互傳問題；同時，它支持熱插拔，并且最多同時支持127個外設，非常適合嵌入式系統的應用。

本次設計是在一個已有的DSP圖像采集嵌入式系統的基礎上，為它配接上一個USB1.1的接口，以達到DSP圖像采集系統高速地將圖像數據回傳到PC機中的目的。設計的要求主要有：

①在原有平臺提供的接口基礎上，加入一個低成本、高速度的USB接口；

②通過USB接口，實現PC機對DSP圖像采集系統的操作與控制；

③實現圖像數據在DSP攝像系統與PC機之間高速的雙向傳輸。

基于以上幾點可以看出，本方案最主要的特點是成本低廉且傳輸速度高。

1 硬件方案選擇與設計

1.1 方案選擇

對于基于DSP平臺的USB接口設計，經過綜合考慮了幾種方案之后決定，采用一個不帶MCU內核的USB接口芯片PDIUSBD12（成本非常低，一片PDIUSBD12的價格僅為20元），再加上簡單的外圍電路和時序調整電路。

這種芯片僅僅完成USB底層的數據鏈路級交換，并提供給本地微控制器一個并行的接口，但是它并不完成協議層的工作。協議層的工作需要對微控制器編程，控制USB接口芯片來實現USB協議。所以，開發難度相對來說大一些，要做的編程工作也多一點。但是這套方案的成本非常低，而且由于直接用DSP作為微控制器，沒有原單片機的瓶頸限制，所以可以實現很高的數據傳輸速率。該系統的原理框圖如圖1所示。

由于PDIUSBD12的并行接口時序較慢，只能達到2MB/s。這個速度相對于DSP來說比較低，而且有些地方不是簡單地在程序中加入延時就可以調整，所以需要一個時序調整電路來完成它們之間的配合。

1.2 PDIUSBD12芯片

PDIUSBD12芯片是由Philips公司推出的一種USB1.1接口芯片。它可以工作在5V或者3.3V的工作電壓下；具有8位數據總線，且有完全自治的DMA傳輸操作。它還具有可控制的軟件連接（SoftConnect）功能，可以保證在微控制器可靠完成初始化之后再連接上USB總線。另外，它還有一個LED驅動腳，可以外接LED來監測USB的枚舉過程和數據傳輸過程。當USB接口枚舉完成，并且成功配置以后，LED將會一直點亮；而在枚舉過程以及USB數據通信過程中，LED只是有節奏地閃爍。

PDIUSBD12只占用微控制器的兩個地址資源。也就是說，它只有一根地址線。其中一個地址用來向芯片中寫命令，另外一個地址用來向燕片中寫數據或者從芯片中讀取數據。

PDIUSBD12一共有三組端點：端點0完成控制傳輸；端點1可以配置成中斷傳輸；端點2是主要的數據傳輸端點。它有64B的緩沖區，如果加上它的雙緩沖機制，就有128B的緩沖區；它可以配置成批量傳輸模式，或者同步傳輸模式。

總的來說，PDIUSBD12是一款性能優異，價格相對軟低的USB接口芯片。