DSP平臺的USB接口設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
圖3是PDIUSBD12所要求的寫時(shí)序。圖中，參量tWDH是與DSP （TMS320C2XX）參量th(W-D)相對應(yīng)的另外一個(gè)參量。這個(gè)參量反映了PDIUSBD12要求微控制器在向其中寫數(shù)據(jù)時(shí)，所寫的數(shù)據(jù)在WR信號無效之后，要繼續(xù)保持有效的時(shí)間。這個(gè)參量最小值為10ns。也就是說，PDIUSBD12要求所寫的數(shù)據(jù)最少要保持有效10ns（在WR無效之后）。
由此可以看出，DSP（TMS320C2XX）的寫時(shí)序不能可靠地保證滿足 PDIUSBD12的要求，而且這個(gè)問題無法通過軟件加延時(shí)的方法來解決，必須通過硬件來處理。經(jīng)過分析對比，最后決定采用一個(gè)很簡單但是后來事實(shí)證明非常有效的方法來調(diào)整它們之間的時(shí)序。那就是在DSP（TMS320C2XX）與PDIUSBD12的總線之間加一個(gè)雙向緩沖器-74LS245。這個(gè)芯片可以在它們的時(shí)序之間引入一個(gè)延時(shí)。雖然這個(gè)延時(shí)并不可靠、但是由于DSP（TMS320C2XX）本身會在WR無效后，繼續(xù)保持?jǐn)?shù)據(jù)有效一段時(shí)間（前面已講過），這要僅僅需要將延時(shí)適當(dāng)延長一點(diǎn)就可以了。74LS245所造成的延時(shí)典型值為15ns，最小也為8ns。這樣，加上原來DSP寫時(shí)序的延時(shí)，就可以滿足PDIUSBD12所要求的寫時(shí)序了。
另外由于加入74LS245所造成的對其它接口時(shí)序的影響，可以通過設(shè)置DSP（TMS320C2XX）的WSGR寄存器來消除，所以這個(gè)方案是可行的。（事實(shí)上，后來制造好的電路也證明了這個(gè)方案是完全可行的）
對其余時(shí)序上的配合，經(jīng)過仔細(xì)的計(jì)算與核對證明，也是完全可行的。在硬件上，哂方案還采用了一片GAL（16V8）來實(shí)現(xiàn)對PDIUSBD12芯片的片選，以及實(shí)現(xiàn)對它的軟件和手動復(fù)位。硬件總體框圖如圖4所示。
2 軟件設(shè)計(jì)
2.1 固件設(shè)計(jì)
由于采用的是不帶MCU內(nèi)核的USB接口芯片，所以關(guān)于USB1.1協(xié)議規(guī)范的實(shí)現(xiàn)都必須靠DSP（TMS320C2XX）控制PDIUSBD12芯片來完成。固件的主要設(shè)計(jì)任務(wù)是：在DSP（TMS320C2XX）的平臺上編寫程序，以完成 USB1.1規(guī)范所要求的標(biāo)準(zhǔn)請求及用戶根據(jù)產(chǎn)品需要自己定義的請求。
為了不影響程序的執(zhí)行效率，本方案采用中斷方式完成固件的編寫；同時(shí)，為了保證程序的模塊化及良好的可移植性，在設(shè)計(jì)中采用分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行固件的編寫，如圖5所示。
最下層是硬件接口層，完成硬件上PDIUSBD12與DSP（TMS320C2XX）的對接。主要是DSP（TMS320C2XX）向PDIUSBD12中寫入數(shù)據(jù)或者命令，以及從中讀取數(shù)據(jù)。
中間層主要有兩個(gè)模塊，用來完成PDIUSBD12的命令接口和中斷處理子程序。命令接口是指按照PDIUSBD12的命令格式，完成DSP對它的控制。它的基本命令格式是：DSP先向其中的命令地址寫入某一條命令，接著從它的數(shù)據(jù)地址寫入或者讀出一系列的數(shù)據(jù)。中斷處理子程序是判斷中斷的產(chǎn)生源，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序。這些子程序不做過多的處理，而僅僅是將命令數(shù)據(jù)讀出然后置標(biāo)志位，或者是將某些數(shù)據(jù)送出。
最上層是主循環(huán)程序，以及對于USB1.1標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議請求（這些請求主要是在USB1.1協(xié)議規(guī)范的第九章中定義的）和用戶自定義請求的處理程序。主循環(huán)的主要工作是檢查標(biāo)志位。如果標(biāo)志位被置位，則調(diào)用處理子程序，判斷是標(biāo)準(zhǔn)請求還是用戶自定義請求，然后調(diào)用相應(yīng)的處理程序加以處理，完成請求。
這樣分層的好處是：主循環(huán)程序在檢查標(biāo)志位以外的時(shí)間可以進(jìn)行其它工作，提高固件的運(yùn)行效率。
編程過程中，由于涉及了一些嚴(yán)格的接口時(shí)序配合問題，所以，整個(gè)固件的編寫工作全部采用DSP（TMS320C2XX）的匯編語言；用的是CC2000編程開發(fā)工具。
2.2 PC機(jī)軟件的設(shè)計(jì)
PC機(jī)的驅(qū)動程序由Philips公司提供。然后，用VC++6.0，通過調(diào)用API函數(shù)，編寫PC的應(yīng)用程序。這樣即可實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對DSP(TMS320C2XX）攝像系統(tǒng)的攝像控制以及圖像的傳輸。
主要使用的API函數(shù)是DeviceIOControl（）、ReadFile（）、 WriteFile（）。其中DeviceIOControl（）用于PC（主機(jī)）向DSP圖像采集系統(tǒng)發(fā)送請求；ReadFile（）和 WriteFile（）分別用于從圖像采集系統(tǒng)中讀出數(shù)據(jù)以及向圖像采集系統(tǒng)中寫入數(shù)據(jù)。
在設(shè)計(jì)過程中必須注意的問題是：由于USB接口是主-從方式的接口，它的一切傳輸過程都必須通過主機(jī)向外設(shè)發(fā)送請求后才可以開始，所以在使用ReadFile（）、WriteFile（）讀寫數(shù)據(jù)之前，必須先通過 DeviceIOControl（）向圖像采集系統(tǒng)發(fā)送請求。
3 結(jié)果及分析
設(shè)計(jì)方案完成后，在最后的測試當(dāng)中，通過USB1.1接口，PC機(jī)與DSP系統(tǒng)的通信速率最高達(dá)到了580KB/s（4.6Mb/s）以上。這個(gè)速率指的是有效數(shù)據(jù)傳輸速率，不包括數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)絡(luò)的頭信息部分，所以這個(gè)速率還是比較令人滿意的?，F(xiàn)在，傳輸一張幅面為352×288像素的黑白圖片（大小為99KB），耗時(shí)不到1s。如果實(shí)現(xiàn)動態(tài)的拍攝及顯示，那么，整個(gè)系統(tǒng)每秒可以拍攝并完成顯示 3～4幅不經(jīng)壓縮的幅畫為352×288像素大小的黑白圖片。
測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠（已將程序燒寫進(jìn)片內(nèi)Flash中），各項(xiàng)性能指標(biāo)都已達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求，能夠很好地實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在PC機(jī)與DSP之間高速的雙向傳輸。并且，這套USB接口方案只采用了1片PDIUSBD12接口芯片和1片 74LS245，器件成本只有20元左右，這個(gè)成本是比較低的。同時(shí)，由于采用了DSP作為控制器，所以它的通信速率可以很高；因此，可以說本方案達(dá)到了低成本，高速率的USB1.1接口設(shè)計(jì)要求。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152234.htm
評論