USB2.0开发系统概要

作者Email:  wangyan334@vip.sina.com

    USB,全称是Universal Serial Bus（通用串行总线），它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合制订的， USB接口经历了六年的发展，现在USB已经发展到了2.0版本。USB2.0协议支持现存的所有USB设备，既可以把USB1.1设备插入USB1.1的PC机接口，并且在电气上兼容USB1.1的连接线。

    1、USB总线特点

    (1) 数据传输速率高

    ( 2) 数据传输可靠

    ( 3) 同时挂接多个USB设备

    (4)  USB接口能为设备供电 

    (5) 支持热插拔。

    USB还具有一些新的特性，如：实时性（可以实现和一个设备之间有效的实时通信）、动态性（可以实现接口间的动态切换）、联合性（不同的而又有相近的特性的接口可以联合起来）、多能性（各个不同的接口可以使用不同的供电模式）。

    2、USB接口的结构与典型应用

    USB接口引脚定义如图4所示。USB接口数据传输距离不大于5米。其典型应用如下图5所示。

    USB总线上数据传输方式有控制传输、同步传输、中断传输、块数据传输。在图5所示系统中，USB HOST根据外部USB设备速度及使用特点采取不同的数据传输特点。如通过控制传输更改键盘、鼠标属性，通过中断传输要求键盘、鼠标输入数据；通过控制传输改变显示器属性，通过块数据传输将要显示的数据送给显示器。

 3、器件选用：

USB2.0器件：Cypress公司FX2系列；

高速ADC：TI、LT、AD公司的高速（40MSPS～80MSPS）8位ADC系列；

高精度ADC：TI、LT、AD公司的中高速（2MSPS～40MSPS）12/14位ADC系列；

高速DAC：AD、LT公司的高速（40MSPS～80MSPS）8位DAC系列；

高精度DAC：AD、LT公司的中高速（20MSPS～80MSPS）12/14位DAC系列；

   4、EX-USB FX2的主要特点

EZ-USB FX2芯片包括1个8051处理器、1个串行接口引擎（SIE）、1个USB收发器、8.5KB片上RAM、4KB FIFO存储器以及1个通用可编程接口（GPIF），如图2所示。FX2是一个全面集成的解决方案，它占用更少的电路板空间，并缩短开发时间。

EZ-USB FX2拥有1个独特的架构，其中包括1个智能串行接口引擎（SIE）。它执行所有基本的USB功能，将嵌入式MCU解放出来以用于实现专用的功能，并保证其持续的高性能的传输速率。FX2还包括2个通用可编程接口（GPIF），允许它“无胶粘接”，即可与任何ASIC或DSP进行连接，并且它还支持所有通用总线标准，包括ATA、UTOPIA、EPP和PCMCIA。EZ-USB FX2完全适用于USB2.0，并向下兼容USB1.1。

FX2有3种封装形式：56脚 SOPP、100脚的TQFF（薄形四方扁平封装）、128脚的TQFP。引脚数的区别在于输入、输出引脚数的不同，以针对不同的应用要求。

    5、本系统的功能：

1、有PGA（可编程增益放大器），ADC采用20MSP～40MSPS中高速8位ADC，DAC采用20MSPS～40MSPS中高速8位DAC。

2、SRAM采用128K×8高速SRAM。

3、     3、具备16通道数字输入和16通道数字输出，也可以配置为32通道数字输出或32通道数字输入。

4、  编写了USB2.0器件的介绍文档，让用户熟悉Cypress公司USB器件各种特性。

5、  根据USB2.0器件各种内部特性，编写了相应的固件代码和上层测试程序。

6、  编写了USB2.0内部传输速度测试程序，以多媒体图象显示程序为例（将图象下载到FX2中，读回主机显示，计算每秒显示帧数）。

7、  将USB2.0的Slave FIFO引出，用户可以将Slave FIFO通道连接到用户板上试验。

8、  配套模拟数据采集显示软件，可以作为功能较为完全的数字存储示波器使用。

   6、综述：

USB2.0开发系统是一个较为通用的数据采集分析系统，可以作为高性能的便携式（主要针对移动系统）数据采集卡，也可以作为高性能ADC、DAC器件的评估板，同时可以作为一个高性能的便携虚拟仪器使用，由于采用USB2.0接口，能够克服以往使用并口或USB1.1接口便携虚拟仪器实时性不够的弱点。