李玉山 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：討論了基于usb（universal

     serial bus）接口的數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)使用cypress-p.htm" target="_blank" title="cypress貨源和pdf資料">cypress公司的ez_usb系列芯片，并利用其開發(fā)板來實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全符合usb1.1協(xié)議，是一個(gè)新型的多媒體設(shè)備。

     關(guān)鍵詞：usb

     攝像系統(tǒng) i2c總線 固件

     usb作為一種新的擴(kuò)展接口，主要致力于計(jì)算機(jī)-電話一體化和應(yīng)用類消費(fèi)產(chǎn)品。它的數(shù)據(jù)傳輸率比標(biāo)沖串/并口高。usb總線具有時(shí)分復(fù)用的特點(diǎn)，多個(gè)不同速度的usb外設(shè)可以通過集線器同時(shí)連接到同一臺計(jì)算機(jī)的同一個(gè)usb口上，在usb總線帶寬允許的情況下，多個(gè)外設(shè)可以同時(shí)工作而不相互影響。usb傳輸速率適用于中、低速外設(shè)。高速模式下，usb支持實(shí)時(shí)的視頻、音頻和壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳輸。

     在視頻會議和可視電話等多媒體應(yīng)用中，具有數(shù)字接口攝像系統(tǒng)（camera）是其關(guān)鍵的部件。它完成視頻圖像的采集、處理，并通過數(shù)字接口把信號送進(jìn)計(jì)算機(jī)顯示，作進(jìn)一步處理。

     1 usb數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)原理

     1.1 usb簡介

     通用串行總線（universal serial bus）適用于usb外圍設(shè)備連接到主機(jī)上，通過pci總線與pc內(nèi)部的系統(tǒng)總線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。同時(shí)usb又是一種通信協(xié)議，支持主系統(tǒng)與其外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送。在usb的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，每個(gè)usb的系統(tǒng)只能有一個(gè)主機(jī)。

     usb是一種層狀的星形拓?fù)�，其根部是主機(jī)控制器，usb器件與根據(jù)接口連接實(shí)現(xiàn)其功能。若多個(gè)器件同時(shí)行使其功能，就要通過集線器來擴(kuò)展，但擴(kuò)展層不能超過5層。usb器件支持熱拔插，而且可以即插即用。usb一般支持兩種傳輸速度，即低速1.5mbit/s和全速12mbits/s，在usb2.0版本中其速度提高到480mbits/s。

     usb有幾種用于不同類型的數(shù)據(jù)傳輸方式�？刂苽鬏�，主要用于設(shè)置、命令和狀態(tài)信息；中斷傳輸，與一般的中斷概念不同，主要用于打印機(jī)、掃描儀等大量數(shù)據(jù)傳輸；同步傳輸，用于視頻、聲音等實(shí)時(shí)傳輸。

     考慮到usb傳輸速率較高，如果利用只實(shí)現(xiàn)engine功能的芯片，外加一個(gè)普通微控制器（如8051），其處理速度就會很慢而達(dá)不到usb傳輸要求。usb外設(shè)作為消費(fèi)類產(chǎn)品的目之一在于降低產(chǎn)品成本，如果采用高速微處理器（如dsp），滿足了usb的傳輸速率，但成本較高。經(jīng)多方面比較選擇了cypress-p.htm" target="_blank" title="cypress貨源和pdf資料">cypress公司的內(nèi)置微控制器芯片ez-usb

     2131q，開發(fā)了具有usb接口的數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)。

     1.2 系統(tǒng)的原理圖

     系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

     整個(gè)系統(tǒng)以ez-usb為核心，通過i2c總線控制電路對數(shù)字camera芯片的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，數(shù)字圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，usb總線控制器從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)。與計(jì)算機(jī)的通訊則通過usb接口實(shí)現(xiàn)。

     2 usb數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)硬件

     2.1 ez_usb 2131q芯片介紹

     ez_usb 2131q內(nèi)部框圖如圖2所示。它是cypress公司的內(nèi)嵌微控制器的80pin的usb接口控制芯片，包含3個(gè)8位多功能端口、8位數(shù)據(jù)端口、16位地址端口、2個(gè)usb數(shù)據(jù)端口和其它輸入輸出端口。

     ez_usb 2131q芯片采用了一種基于內(nèi)部ram的解決方案，允許客戶隨時(shí)不斷地設(shè)置和升級，不受端口數(shù)、緩沖大小、傳輸速度及傳輸方式的限制。

     片內(nèi)嵌有一個(gè)增強(qiáng)型的8051微控制器，與標(biāo)準(zhǔn)的8051相比，其速度快3倍。它通過內(nèi)部ram編程和數(shù)據(jù)存儲，這樣使得芯片具有軟特性。usb主機(jī)通過usb總線下載8051程序代碼和設(shè)備特征到ram中，然后ez_usb芯片作為一個(gè)由代碼定