USB控制器芯片及其在圖像采集中的應用

計算機外設的豐富及消費電子設備與計算機連接的實現，擴展了PC的應用空間，同時外設的日益豐富也給用戶造成了連接上的困難。USB技術的提出是基于采用通用連接技術實現外設的簡單連接，以達到方便用戶、降低成本、擴展PC機外設的目的。USB外設需通過USB控制器芯片與PC接口，CYPRESS2131 就是這樣一種將PC和外設進行溝通的控制器芯片。CYPRESS2131是由CYPRESS公司開發的，既符合USB規范，又具有USB器件的某些結構特征。CYPRESS2131具有增強型8051微控制器內核，其高性能和低價格的組合使它成為PC圖像外設、數字音頻、PC電話機及存儲設備的理想解決方案。

一、USB規范簡介

USB 是一種支持在USB主機和USB設備之間進行串行數據傳輸的通信協議。主機作為總線的主叫方，采用兩種信令模式：全速模式12Mb/s和低速模式 1.5Mb/s。USB使用四種數據傳輸方式：控制傳輸（control）、中斷傳輸（interrupt）、批量傳輸（bulk）及等時傳輸（isochronous）。其中控制模式主要用于控制指令傳輸及USB規范的實現，等時傳輸主要用于音頻及視頻傳輸。USB通過兩次總線列舉（Enumeration and Renumertion）來實現設備識別以及驅動程序析加載。其具體過程為：USB設備連到主機后，主機依據USB規范在特定地址通過端口0 （endpoint 0）與外設通信，并將外設視為默認設備。外設與主機通信將其6設備標識（DID、PID、VID）發給主機進行第二次總線列舉。主機根據設備標識，加載相應設備驅動程序，重新分配地址，并將控制權轉交給外設固件（firmware），通過固件與設備驅動程序及主機應用程序的交互通信，來實現外設的功能。

二、USB控制器芯片

1.CYPRESS2131簡介

CYPRESS2131芯片是一種高度集成的USB芯片，具有3個顯著特片：

（1）提供一種軟件（SOFT，RAM BASED）解決方案，可實現外設固件的不斷更新與升級；

（2）完全符合USB規范，提供足夠的端點數目、緩沖區大小以及足夠的速度；

（3）其內核可自動實現對USB規范的響應，最大限度地壓縮了代碼長度。

另外，CYPRESS2131還支持存儲器擴展，具有低功耗、低噪聲、有效的高級語言支持和增強的指令集等特性。CYPRESS2131芯片為80針PQFP封裝

2.CYPRESS2131的組成 CYPRESS2131功能框圖。

（1）收發器

USB電纜只包含4根電線：Vbus、D+、D-和GND。數據以12Mb/s的全速信號或1.5Mb/s的低速信號在D+和D-信號線上差分傳輸。收發器建在芯片上，不需要外部電路（在D+或D-上用來選擇全速或低速的上拉電阻的情況除外）。