基于DSP的USB數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引 言

由于DSP芯片的不斷發(fā)展，以及它處理數(shù)據(jù)速度快、處理數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到數(shù)字信號(hào)處理的許多領(lǐng)域。在CT圖像重建系統(tǒng)中，DSP處理的數(shù)據(jù)需要上傳到PC機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，這就產(chǎn)生了PC機(jī)和DSP的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。USB總線(xiàn)具有傳輸速度高，以及即插即用等特點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，利用USB總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)DSP和PC機(jī)的通信，從而解決圖像信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題。Cypress公司生產(chǎn)的CY7C68001通用USB 2．0接口控制器是基于應(yīng)用層編程的接口器件，使用簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)方便。

在此，以TMS320C6416為例，討論如何使用CY7C68001對(duì)TMS32OC6416進(jìn)行USB接口設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)DSP和PC機(jī)通信，將DSP處理過(guò)的圖像信號(hào)實(shí)時(shí)傳到計(jì)算機(jī)中。

1 DSP與USB接口的硬件設(shè)計(jì)

TMS320C6416是TI的高性能32位定點(diǎn)DSP，內(nèi)核采用超長(zhǎng)指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu)，有8個(gè)功能單元、64個(gè)32 b通用寄存器。一個(gè)時(shí)鐘周期同時(shí)執(zhí)行8條指令，主頻可達(dá)1 GHz，處理性能高達(dá)8 000 MIPS，支持8／16／32／64 b的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

CY7C68001用來(lái)連接微處理器或DSP的DMA從裝置，內(nèi)部不含微處理器；支持高速(480 Mb／s)或全速(12 Mb／s)USB數(shù)據(jù)傳輸；提供USB 2．0協(xié)議要求的全部4種傳輸方式(控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸)，可以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)各種類(lèi)型數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

1．1 接口的硬件設(shè)計(jì)

在該設(shè)計(jì)方案中，CY7C68001通過(guò)EMIFB與TMS320C6416進(jìn)行異步通信，各個(gè)引腳的連接如圖1所示。DSP控制CY7C68001完成DSP與PC之間的異步通信。CY7C68001的相關(guān)引腳在接口中的作用：INT：表明CY7C68001有數(shù)據(jù)將要被讀出，或者有中斷事件發(fā)生；READY：通知TMS320C6416可以對(duì)CY7C68001進(jìn)行讀寫(xiě)；FLAGA，F(xiàn)LAGB，F(xiàn)LAGC：反應(yīng)由FAIFOADR[2：0]選擇的FIFO的狀態(tài)；FLAGD：為片選信號(hào)；SLOE為CY7C68001驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)；SLRD：并口讀有效信號(hào)，在SLRD有效且同步通信時(shí)，F(xiàn)IFO指針在每個(gè)IFCLK的上升沿遞增；PKTEND：總是高電平，將當(dāng)前的緩沖區(qū)提交給USB；FD[15：0]：數(shù)據(jù)總線(xiàn)；FIFO[2：0]：提供與TMS320C6416接口的FIFO地址選擇。

1．2 接口的訪問(wèn)

CY7C68001提供給DSP兩種軟件接口：

(1)命令接口：用來(lái)訪問(wèn)CY7C68001寄存器、End-point0緩沖器及描述表；

(2)FIFO數(shù)據(jù)接口：用來(lái)訪問(wèn)4個(gè)1 KB的FIFO中的數(shù)據(jù)。通過(guò)編程直接作為FIFO分配給。EP2，EP4，EP6，EP8。這兩個(gè)外部接口均可以通過(guò)同步或異步方式進(jìn)行訪問(wèn)。在此均采用異步的方式進(jìn)行訪問(wèn)，命令口的命令字如下：

在表1中，A／D用于地址／數(shù)據(jù)的選擇，當(dāng)其為0時(shí)，表示本操作為數(shù)據(jù)讀或?qū)�；�?dāng)其為1時(shí)，表示本操作為地址寫(xiě)。R／W用于讀／寫(xiě)操作的選擇，當(dāng)其為0時(shí)，進(jìn)行寫(xiě)，當(dāng)其為1時(shí)，進(jìn)行讀。A[5：0]用于地址／數(shù)據(jù)的選擇，當(dāng)Bit7=0時(shí)，D[3：0]為數(shù)據(jù)半字節(jié)；D[5：4]為未用，命令字為8位，故命令字?jǐn)?shù)據(jù)分二次讀出或?qū)懭�；�?dāng)Bit7=1時(shí)，D[5：0]包含將要尋址的命令寄存器地址。

2 USB軟件設(shè)計(jì)

USB的軟件設(shè)計(jì)包括三方面：固件設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和主機(jī)端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。

2．1 固件設(shè)計(jì)

所有基于微控制器及外圍電路功能設(shè)備的正常工作都離不開(kāi)固件的參與，固件的作用就是輔助硬件工作。沒(méi)有固件的參與和控制，硬件設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。USB設(shè)備也不例外，必須編寫(xiě)固件程序來(lái)輔助硬件完成USB的通信任務(wù)。由于采用不帶MCU內(nèi)核的USB接口芯片，USB的應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)該通過(guò)對(duì)TMS320C6416的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，USB固件的加載必須靠DSP的控制CY7C68001來(lái)完成。在CCS中用C語(yǔ)言完成固件程序的編寫(xiě)，程序流程圖如圖2所示。

作者：丁瑞卿，孫毅剛，張紅穎 來(lái)源：現(xiàn)代電子技術(shù)