基于USB 2．0總線的航天設備地面檢測系統(tǒng)
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(1)USB接口轉(zhuǎn)換模塊采用Cypress公司的USB協(xié)議芯片CY7C68013A完成USB接口到其他總線接口的轉(zhuǎn)換。該芯片基于Cypress公司的FX2LP平臺，兼容FX2系列，同時在芯片中集成了USB 2．0收發(fā)控制器以及一個增強型的8051單片機。CY7C68013A同時支持多種傳輸方式，可以通過編程配置為所需要的工作模式。
(2)FPGA模塊作為整個系統(tǒng)的邏輯控制轉(zhuǎn)換核心，完成USB 2．0接口數(shù)據(jù)到外圍接口數(shù)據(jù)之間的互相轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用Actel公司的APA30 0系列的FPGA，其內(nèi)部邏輯如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202441.htm
1．2 USB與LVDS接口的互相轉(zhuǎn)換
以USB和LVDS接口之間的轉(zhuǎn)換為例來說明USB 2．0到各種接口之間的轉(zhuǎn)換方法。LVDS是一種常用的穩(wěn)定的高速串行總線，具有傳輸速度高和穩(wěn)定的優(yōu)點，廣泛運用于航天、軍工以及各種工業(yè)產(chǎn)品中。
在處理LVDS數(shù)據(jù)的過程中，系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)之后，F(xiàn)PGA內(nèi)部邏輯對數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換，然后對數(shù)據(jù)進行封裝即添加數(shù)據(jù)包頭和包尾，之后將數(shù)據(jù)放入到LVDS專用的FIFO中。數(shù)據(jù)發(fā)送邏輯監(jiān)測CY7C68013A的總線是否繁忙，如果總線空閑同時FIFO中有需要上傳到PC機的數(shù)據(jù)，就將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到USB控制器，USB控制器再將數(shù)據(jù)傳送到PC機中。
PC上位機到外圍LVDS接口的數(shù)據(jù)傳輸過程與此類似，上位機USB 2．0接口和RS 422等接口之間的互相轉(zhuǎn)換邏輯也采用類似方法完成。
2 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件主要由兩部分組成，即USB 2．0芯片的固件程序以及PC上位機的數(shù)據(jù)收發(fā)處理程序，下面分別加以簡要介紹。
2．1 USB固件設計
設備固件程序的主要功能是對CY7C68013A總線芯片的相關(guān)寄存器進行初始化，從而控制FX2LP的數(shù)據(jù)收發(fā)，同時處理USB驅(qū)動程序的請求(如請求設備描述符或設置設備狀態(tài)，請求或設置設備接口等USB 2．0標準請求)，控制芯片中應用程序控制指令的接收和執(zhí)行等。CY7C6801 3A內(nèi)部集成了一個增強型的8051單片機，其配置程序的編寫與下載和標準的8051處理器相同，方便了用戶的開發(fā)。
CY7C68013A支持Slave FIFOs和General Programmable Interface(GPIF)2種工作模式。其中Slave FIFOs主要用于外部包含有控制邏輯的系統(tǒng)中，在這種工作模式下，CY7C68013A的內(nèi)部CPU并不直接接觸和處理數(shù)據(jù)，此時CY7C68013A只是簡單的用作USB接口和外部控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。而GPIF則用于外部沒有控制器的系統(tǒng)中，此時CY7C68013A通過GPIF接口控制數(shù)據(jù)的傳輸。本系統(tǒng)采用了Aetel的FPGA作為外部的數(shù)據(jù)控制及接口轉(zhuǎn)換邏輯，所以系統(tǒng)采用Slave FIFOs工作模式，CY7C68013A只是簡單的用于USB接口和FPGA之間的數(shù)據(jù)傳遞。
USB有四種標準的傳輸模式，本系統(tǒng)涉及到高速數(shù)據(jù)的傳輸，所以根據(jù)實際需要選用Slave FIFO中的批量傳輸(Bulk)模式，同時為了減少USB芯片自帶增強型8051處理器對數(shù)據(jù)傳輸速率的影響，本系統(tǒng)將CY7C68013A配置為自動數(shù)據(jù)傳輸模式，使得數(shù)據(jù)傳輸不用經(jīng)過8051，此時USB內(nèi)部的CPU控制器不直接參與數(shù)據(jù)的傳輸，其原理如圖3所示。
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