基于DSP的USB接口设计

USB2.0接口和DSP构成的高速数据采集系统

2008-01-20

摘要：介绍一个基于USB2.0接口和DSP的高速数据采集处理系统的工作原理、设计及实现。该高速数据采集处理系统采用TI公司的TMS320C6000数字信号处理器和Cypress公司的USB2.0接口芯片，可以实现高速采集和实时处理，有着广泛 的应用前景。

关键词：USB2.0 CY7C68013 DSP 高速数据采集

随着数字信号处理理论和计算机的不断发展，现代工业生产和科学技术研究都需要借助于数字处理方法。进行数字处理的先决条件是将所研究的对象进行数字化，因此数据采集与处理技术日益得到重视。在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电等一些领域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采集与处理技术。现在的高速数据采集处理卡一般采用高性能数字信号处理器（DSP）和高速总线技术的框架结构。DSP用于完成计算量巨大的实时处理算法，高速总线技术则完成处理结果或者采样数据的快速传输。DSP主要采用TI或者ADI公司的产品，高速总线可以采用ISA、PCI、USB等总线技术。目前，使用比较广泛的`是PCI总线，虽然其有很多优点，但是存在如下严重缺陷；易受机箱内环境的影响，受计算机插槽数量的地址、中断资源的限制而不可能挂接很多设备等。USB总线由于具有安装方便、高带这、易扩展等优点，其中USB2.0标准有着高达4800bps的传输速率，已经逐渐成为计算机接口的主流。本文介绍一个采用USB2.0接口和高性能DSP的高速数据采集处理系统，主要是为光纤通信中密集波分复用系统的波长检测与调整所设计的，也可以应用于像图像处理、雷达信号处理等相关领域。

1 高速数据采集处理系统原理及器件选用

整个高速数据采集处理系统的硬件构成为：高速ADC、高速大容量数据缓冲、高性能DSP和USB2.0接口。系统的原理框图如图1所示。

高性能DSP采用TI公司的TMS320C6000系列定点DSP中的TMS320C6203B；高速ADC采用TI公司的ADS5422，14位采样，最高采样频率为62MHz；PC机接口采用USB2.0，理论最大数据传输速率为480Mbps，器件选用Cypress公司EZ-USB FX2系列中的CY7C68013；数据缓冲采用IDT公司的高速大容量FIFO器件IDT72V2113；程序存储在Flash存储器中，器件选用SST291E010。下面逐一介绍各个器件的主要特性。

科技经济市场　技术平台　

ＤＳＰ的ＵＳＢ仿真模块的研究与设计　

袁锦泉　

（东莞市智华计算机科技有限公司，广东东莞５２３０００）　

摘要：在ＤＳＰ技术飞速发展及其广泛应用的大背景下，本文提出了基于ＵＳＢ２．０接口的仿真模块，其设计理念是使用简　便，系统可移植性高，既可以对本身ＤＳＰ板进行仿真，还可以对外部的ＤＳＰ板进行仿真。本文主要阐述仿真模块系统硬件　结构、设计思路及实现方案，包括芯片之间的引脚连接、传输的信号类型及作用等。　关键词：仿真；ＵＳＢ；ＤＳＰ　

０　引言　

要实现ＵＳＢ２．０接口的仿真功能，首先要解决　

ＵＳＢ设备驱动程序的安装调试问题。ＵＳＢ是一种应　

用在计算机领域的新型接口技术，对每一个新接的　

ＵＳＢ设备，Ｐｃ机都会检查然后为其安装合适的驱动，　

如果没有合适的驱动程序，就需要用户自己安装合适　

的驱动程序。其次，处理ＵＳＢ设备请求。本文提出设计　

一种基于ＵＳＢ２．０接口的ＤＳＰ仿真功能模块，从方便　

使用出发，定位在便宜的价格，以高速传输为核心，设　

计出一款大众化，可对各种自制的ＤＳＰ目标板进行仿　

真的ＤＳＰ仿真模块。　

１硬件结构设计　

整个仿真模块的硬件结构主要以ＵＳＢ２．０控制器　

ＣＹ７Ｃ６８０１３和ＪＴＡＧ接口扫描芯片ＡＣＴ８９９０为核心，　

由２４Ｃ０１芯片、７４ＬＳ２４４芯片等组成，整个仿真模块　

的系统结构图如图１所示。　

图１仿真模块系统结构图　

上面的系统结构图说明如下：　

１）ＵＳＢ２．０接口的一对差模信号Ｄ＋／Ｄ一与ＵＳＢ２．０　

控制器６８０１３芯片上的Ｄ＋／Ｄ一相连接，实现该仿真模　

块与Ｐｃ机之间的数据传输；　

２）２４Ｃ０１芯片主要是存储对ＣＹ６８０１３芯片的配　置参数文件，引脚ＳＤＡ、ＳＣＬ与ＣＹ６８０１３芯片上对应　

的ＳＤＡ、ＳＣＬ连接。其中ＳＤＡ引脚是数据线，ＳＣＬ是时　

钟信号线，都属于ＩＩＣ接口。　

３）ＣＹ６８０１３与ＡＣＴ８９９０的连接。　

数据控制线：选用ＰＢ０一ＰＢ７，ＰＤ０一ＰＤ７引脚，分　

２０１１年２月　第３Ｏ卷第１期　重庆文理学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｆｅｂ．，２０１１　Ｖ０１．３Ｏ　Ｎｏ．１　

基于ＤＳＰ和ＵＳＢ２．０的数据采集系统的设计与研究　

杨保亮，　

（１．重庆文理学院电子电气工程学院，重庆永川　方　辉　

４０２１６０；２．拜耳技术工程有限公司，上海２０１５０７）　

［摘要］介绍一种基于ＵＳＢ２．０接口和ＤＳＰ　ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的多路高速数据采集系统的工作　

原理及其实现．该数据采集系统中采用ＴＩ公司ＤＳＰ芯片ＴＭ￥３２０Ｆ２８１２和１６位并行输出的模　

数转换器ＡＤＳ８３６４实现对多路数据的实时采集处理，最后采集的数据通过ＣＹ７Ｃ６８０１３实现　

的ＵＳＢ２．０接口传到上位机，由上位机对数据进行具体分析和处理并将结果和用户的设置传　

给ＤＳＰ进行数据采集的控制．实验证明该数据采集系统具有结构简单、可靠性高、采集精度　

高，传输速度快和性价比高等优点具有一定的实用价值．　

［关键词］ＤＳＰ；ＵＳＢ２．０；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；数据采集；ＡＤＳ８３６４　

［中图分类号］ＴＰ２０２［文献标志码］Ａ［文章编号］１６７３—８０１２（２０１１）Ｏ１—００６３—０４　

随着信息时代的降临，各式各样信号需要及　

时且准确地获取和处理，信号的采集和处理对处　

理器的要求日益提高，ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓ．　

ｓｏｒ）凭借功能强、速度快、性价比高及开发工具　

日趋完善而广泛地用于通信、雷达、生物医学、机　

器人、语音和图像处理等领域．ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　

Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）总线凭借其可热插拔、可扩展性强、标　

准统一、高速、价廉等优点，成为ＰＣ机的外围设　

备扩展中应用日益广泛的接口标准．本文结合　

ＤＳＰ和ＵＳＢ的优点设计了一种高速数据采集系　

第６卷第４期　２００７年ｌ２月　长沙通信职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．６　Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２Ｏ０７　

基于ＤＳＰ和ＵＳＢ２．０高速数据传输系统的设计　

陈冈０，，张帅２　潦　

（１．湖南农业大学信息科学技术学院，湖南长沙４１０１２８；２．南阳师范学院物理系，河南南阳４７５０６１）　

【摘要】文章论述了基于ＤＳＰ和ＵＳＢ２．０接口的高速数据传输系统的设计，详细阐述了其实现的原理和方法。系统利用　

ＣＹＰＲＥＳＳ公司的ＣＹ７Ｃ６８００１作为ＵＳＢ２．０接口芯片，实现了主机与下位机的高速数据通讯，采用ＣＰＬＤ，克服了ＤＳＰ　Ｉ／Ｏ接口功　

能弱的缺点，提高了ＤＳＰ的控制能力，增强了系统的灵活性，同时采用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７　ＤＳＰ作为核心芯片，完成控制与数据处　

理，设计ＤＳＰ算法来实现ＵＳＢ状态寄存器的访问、ＵＳＢ端点的操作以及中断源的处理，最后简要讲述了ＵＳＢ驱动程序的编写。　

【关键词】ＤＳＰ；ＵＳＢ２．０；驱动程序　

【中图分类号】ＴＰ２７４．２　【文献标识码ＩＡ　【文章编号】１６７１—９５８１（２００７）一０４—００７３—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　

ＵＳＢ　２．０　

ＣＨＥＮ　Ｇａｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｕａｉ　

（１／ｎ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＨｕｎａｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕ　ｎａｎ，Ｃｈｉｎａ　４１０１２８；　

２　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ＣＳ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｎｙａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ　４７５０６１１