王向軍 來源：《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》

     摘要：詳細(xì)介紹cypress2131

     usb控制器芯片的特點(diǎn)和功能，并對其在圖像采集中應(yīng)用進(jìn)行詳盡的分析。文中包括原理圖及例程。

     關(guān)鍵詞：cypress2131

     usb usb控制器

     計算機(jī)外設(shè)的豐富及消費(fèi)電子設(shè)備與計算機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展了pc的應(yīng)用空間，同時外設(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)及存儲設(shè)備的理想解決方案。

     一、usb規(guī)范簡介

     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)，等時傳輸主要用于音頻及視頻傳輸。usb通過兩次總線列舉（enumeration

     and renumertion）來實(shí)現(xiàn)設(shè)備識別以及驅(qū)動程序析加載。其具體過程為：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（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，加載相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動程序，重新分配地址，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給外設(shè)固件（firmware），通過固件與設(shè)備驅(qū)動程序及主機(jī)應(yīng)用程序的交互通信，來實(shí)現(xiàn)外設(shè)的功能。

     二、usb控制器芯片

     1.cypress2131簡介

     cypress2131芯片是一種高度集成的usb芯片，具有3個顯著特片：

     （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；

     （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)核可自動實(shí)現(xiàn)對usb規(guī)范的響應(yīng)，最大限度地壓縮了代碼長度。

     另外，cypress2131還支持存儲器擴(kuò)展，具有低功耗、低噪聲、有效的高級語言支持和增強(qiáng)的指令集等特性。cypress2131芯片為80針pqfp封裝，其引腳如圖1所示。

     2.cypress2131的組成

     cypress2131功能框圖如圖2所示。

     （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的全速信號或1.5mb/s的低速信號在d+和d-信號線上差分傳輸。收發(fā)器建在芯片上，不需要外部電路（在d+或d-上用來選擇全速或低速的上拉電阻的情況除外）。

     （2）串行接口引擎(sie)

     sie通過包排序、信號產(chǎn)生/檢測、crc產(chǎn)生/校驗(yàn)、nrzi數(shù)據(jù)編碼、位填充和包標(biāo)識產(chǎn)生/解碼來處理usb通信協(xié)議，并保證傳送到usb電纜上的數(shù)據(jù)字節(jié)以lsb開頭。

     （3）微控制及片上ram

     cypress2131使用增強(qiáng)型8051，具有以下特點(diǎn)：

     （1）使用3.3v電源；

     （2）24mhz晶振，一個總線周期僅用4個時鐘周期；

     （3）使用雙數(shù)據(jù)指針；

     （4）增加了異步串口uart2和16位定時器t2；

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