USB控制器芯片及其在圖像采集中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)外設(shè)的豐富及消費(fèi)電子設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展了PC的應(yīng)用空間，同時(shí)外設(shè)的日益豐富也給用戶造成了連接上的困難。USB技術(shù)的提出是基于采用通用連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，以達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展PC機(jī)外設(shè)的目的。USB外設(shè)需通過(guò)USB控制器芯片與PC接口，CYPRESS2131 就是這樣一種將PC和外設(shè)進(jìn)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(jié)構(gòu)特征。CYPRESS2131具有增強(qiáng)型8051微控制器內(nèi)核，其高性能和低價(jià)格的組合使它成為PC圖像外設(shè)、數(shù)字音頻、PC電話機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備的理想解決方案。

一、USB規(guī)范簡(jiǎn)介

USB 是一種支持在USB主機(jī)和USB設(shè)備之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。主機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)，等時(shí)傳輸主要用于音頻及視頻傳輸。USB通過(guò)兩次總線列舉（Enumeration and Renumertion）來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備識(shí)別以及驅(qū)動(dòng)程序析加載。其具體過(guò)程為：USB設(shè)備連到主機(jī)后，主機(jī)依據(jù)USB規(guī)范在特定地址通過(guò)端口0 （endpoint 0）與外設(shè)通信，并將外設(shè)視為默認(rèn)設(shè)備。外設(shè)與主機(jī)通信將其6設(shè)備標(biāo)識(shí)（DID、PID、VID）發(fā)給主機(jī)進(jìn)行第二次總線列舉。主機(jī)根據(jù)設(shè)備標(biāo)識(shí)，加載相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，重新分配地址，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給外設(shè)固件（firmware），通過(guò)固件與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及主機(jī)應(yīng)用程序的交互通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)外設(shè)的功能。

二、USB控制器芯片

1.CYPRESS2131簡(jiǎn)介

CYPRESS2131芯片是一種高度集成的USB芯片，具有3個(gè)顯著特片：

（1）提供一種軟件（SOFT，RAM BASED）解決方案，可實(shí)現(xiàn)外設(shè)固件的不斷更新與升級(jí)；

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

（3）其內(nèi)核可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)USB規(guī)范的響應(yīng)，最大限度地壓縮了代碼長(zhǎng)度。

另外，CYPRESS2131還支持存儲(chǔ)器擴(kuò)展，具有低功耗、低噪聲、有效的高級(jí)語(yǔ)言支持和增強(qiáng)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(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(hào)或1.5Mb/s的低速信號(hào)在D+和D-信號(hào)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(lái)選擇全速或低速的上拉電阻的情況除外）。