利用USB2.0技術的高速雙路數據采集系統

　　GPIF狀態機可以定義四個波形描述符，一般情況下是：FIFO讀，FIFO寫，單字/字節讀，單字/字節寫。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會自動生成C語言的波形代碼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設計的 FIFORd波形

　　4.系統軟件編寫

　　系統軟件主要包括三個部分：下位機CY7C68013的固件，USB驅動程序和上位機主機應用程序。

　　4.1 固件程序編寫

　　對于下位機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標準設備請求處理、USB掛起模式下的電源管理服務和USB中斷處理。Cypress還提供了函數鉤子來加速用戶代碼的添加。用戶只需要簡單地提供一個USB描述符表和執行外圍功能的代碼即可。

　　4.2 驅動程序編寫

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

　　4.3 主機應用程序編寫

　　通用驅動程序GPD即ezusb.sys提供了基本USB設備請求和數據傳輸的用戶模式接口，用戶模式應用程序通過Win32函數 DeviceIoControl()給設備驅動器發送請求。Ezusb.sys提供了基本設備請求、批量讀寫、同步讀寫等一系列IOCTL函數。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FIFO的關鍵代碼如下：

　　DWORD ioctl_val=IOCTL_EZUSB_BULK_READ; //設置從設備中讀數據

　　Bresult=DeviceIoControl ( hDevice , ioctl_val , //從設備讀數據

　　bulkControl , //端點號

　　sizeof ( BULK_TRANSFER_CONTROL), //傳入參數的大小

　　buffer , //讀數據的緩沖區

　　length , //讀數據的長度

　　(unsigned long *)nBytes , //驅動返回的數據的實際長度

　　NULL);

　　限于篇幅，其他程序代碼從略。

　　6．結束語

　　本文的創新點是充分發揮了CY7C68013的優勢，利用FX2的內部可編程狀態機GPIF實現了與外圍FIFO“無膠”連接，避免了使用外圍ASIC或者CPLD、FPGA等的麻煩，系統升級方便。整個電路結構緊湊，占用面積小，便于攜帶。

　　本文采用Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013設計了一種通用的高速雙路同步數據采集系統，通過將其與高精度激光縱模分析儀連接進行試驗，證明該系統實現了數據的高速實時傳輸，達到了預先設計的目標。隨著USB口的進一步普及和計算機的發展，本文設計的這種USB數據采集系統必將得到更加廣泛的應用。