USB控制器芯片及其在圖像采集中的應用

詳細介紹CYPRESS2131 USB控制器芯片的特點和功能,并對其在圖像采集中應用進行詳盡的分析。文中包括原理圖及例程。

計算機外設的豐富及消費電子設備與計算機連接的實現(xiàn),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(xiàn)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(fā)的,既符合USB規(guī)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(shù)字音頻、PC電話機及存儲設備的理想解決方案。

一、USB規(guī)范簡介

USB是一種支持在USB主機和USB設備之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)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(shù)據(jù)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(guī)范的實現(xiàn),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(xiàn)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(jù)USB規(guī)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(fā)給主機進行第二次總線列舉。主機根據(jù)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(xiàn)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(xiàn)外設固件的不斷更新與升級;

(2)完全符合USB規(guī)范,提供足夠的端點數(shù)目、緩沖區(qū)大小以及足夠的速度;

(3)其內核可自動實現(xiàn)對et=_blank>USB規(guī)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,其引腳如圖1所示。

2.CYPRESS2131的組成

CYPRESS2131功能框圖如圖2所示。

(1)收發(fā)器

USB電纜只包含4根電線：Vbus、D+、D-和GND。數(shù)據(jù)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(fā)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)。