DSP平臺的USB接口設計
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圖3是PDIUSBD12所要求的寫(xiě)時(shí)序。圖中，參量tWDH是與DSP （TMS320C2XX）參量th(W-D)相對應的另外一個(gè)參量。這個(gè)參量反映了PDIUSBD12要求微控制器在向其中寫(xiě)數據時(shí)，所寫(xiě)的數據在WR信號無(wú)效之后，要繼續保持有效的時(shí)間。這個(gè)參量最小值為10ns。也就是說(shuō)，PDIUSBD12要求所寫(xiě)的數據最少要保持有效10ns（在WR無(wú)效之后）。
由此可以看出，DSP（TMS320C2XX）的寫(xiě)時(shí)序不能可靠地保證滿(mǎn)足 PDIUSBD12的要求，而且這個(gè)問(wèn)題無(wú)法通過(guò)軟件加延時(shí)的方法來(lái)解決，必須通過(guò)硬件來(lái)處理。經(jīng)過(guò)分析對比，最后決定采用一個(gè)很簡(jiǎn)單但是后來(lái)事實(shí)證明非常有效的方法來(lái)調整它們之間的時(shí)序。那就是在DSP（TMS320C2XX）與PDIUSBD12的總線(xiàn)之間加一個(gè)雙向緩沖器-74LS245。這個(gè)芯片可以在它們的時(shí)序之間引入一個(gè)延時(shí)。雖然這個(gè)延時(shí)并不可靠、但是由于DSP（TMS320C2XX）本身會(huì )在WR無(wú)效后，繼續保持數據有效一段時(shí)間（前面已講過(guò)），這要僅僅需要將延時(shí)適當延長(cháng)一點(diǎn)就可以了。74LS245所造成的延時(shí)典型值為15ns，最小也為8ns。這樣，加上原來(lái)DSP寫(xiě)時(shí)序的延時(shí)，就可以滿(mǎn)足PDIUSBD12所要求的寫(xiě)時(shí)序了。
另外由于加入74LS245所造成的對其它接口時(shí)序的影響，可以通過(guò)設置DSP（TMS320C2XX）的WSGR寄存器來(lái)消除，所以這個(gè)方案是可行的。（事實(shí)上，后來(lái)制造好的電路也證明了這個(gè)方案是完全可行的）
對其余時(shí)序上的配合，經(jīng)過(guò)仔細的計算與核對證明，也是完全可行的。在硬件上，哂方案還采用了一片GAL（16V8）來(lái)實(shí)現對PDIUSBD12芯片的片選，以及實(shí)現對它的軟件和手動(dòng)復位。硬件總體框圖如圖4所示。
2 軟件設計
2.1 固件設計
由于采用的是不帶MCU內核的USB接口芯片，所以關(guān)于USB1.1協(xié)議規范的實(shí)現都必須靠DSP（TMS320C2XX）控制PDIUSBD12芯片來(lái)完成。固件的主要設計任務(wù)是：在DSP（TMS320C2XX）的平臺上編寫(xiě)程序，以完成 USB1.1規范所要求的標準請求及用戶(hù)根據產(chǎn)品需要自己定義的請求。
為了不影響程序的執行效率，本方案采用中斷方式完成固件的編寫(xiě)；同時(shí)，為了保證程序的模塊化及良好的可移植性，在設計中采用分層結構進(jìn)行固件的編寫(xiě)，如圖5所示。
最下層是硬件接口層，完成硬件上PDIUSBD12與DSP（TMS320C2XX）的對接。主要是DSP（TMS320C2XX）向PDIUSBD12中寫(xiě)入數據或者命令，以及從中讀取數據。
中間層主要有兩個(gè)模塊，用來(lái)完成PDIUSBD12的命令接口和中斷處理子程序。命令接口是指按照PDIUSBD12的命令格式，完成DSP對它的控制。它的基本命令格式是：DSP先向其中的命令地址寫(xiě)入某一條命令，接著(zhù)從它的數據地址寫(xiě)入或者讀出一系列的數據。中斷處理子程序是判斷中斷的產(chǎn)生源，然后跳轉到相應的處理子程序。這些子程序不做過(guò)多的處理，而僅僅是將命令數據讀出然后置標志位，或者是將某些數據送出。
最上層是主循環(huán)程序，以及對于USB1.1標準協(xié)議請求（這些請求主要是在USB1.1協(xié)議規范的第九章中定義的）和用戶(hù)自定義請求的處理程序。主循環(huán)的主要工作是檢查標志位。如果標志位被置位，則調用處理子程序，判斷是標準請求還是用戶(hù)自定義請求，然后調用相應的處理程序加以處理，完成請求。
這樣分層的好處是：主循環(huán)程序在檢查標志位以外的時(shí)間可以進(jìn)行其它工作，提高固件的運行效率。
編程過(guò)程中，由于涉及了一些嚴格的接口時(shí)序配合問(wèn)題，所以，整個(gè)固件的編寫(xiě)工作全部采用DSP（TMS320C2XX）的匯編語(yǔ)言；用的是CC2000編程開(kāi)發(fā)工具。
2.2 PC機軟件的設計
PC機的驅動(dòng)程序由Philips公司提供。然后，用VC++6.0，通過(guò)調用API函數，編寫(xiě)PC的應用程序。這樣即可實(shí)現PC機對DSP(TMS320C2XX）攝像系統的攝像控制以及圖像的傳輸。
主要使用的API函數是DeviceIOControl（）、ReadFile（）、 WriteFile（）。其中DeviceIOControl（）用于PC（主機）向DSP圖像采集系統發(fā)送請求；ReadFile（）和 WriteFile（）分別用于從圖像采集系統中讀出數據以及向圖像采集系統中寫(xiě)入數據。
在設計過(guò)程中必須注意的問(wèn)題是：由于USB接口是主-從方式的接口，它的一切傳輸過(guò)程都必須通過(guò)主機向外設發(fā)送請求后才可以開(kāi)始，所以在使用ReadFile（）、WriteFile（）讀寫(xiě)數據之前，必須先通過(guò) DeviceIOControl（）向圖像采集系統發(fā)送請求。
3 結果及分析
設計方案完成后，在最后的測試當中，通過(guò)USB1.1接口，PC機與DSP系統的通信速率最高達到了580KB/s（4.6Mb/s）以上。這個(gè)速率指的是有效數據傳輸速率，不包括數據傳輸聯(lián)絡(luò )的頭信息部分，所以這個(gè)速率還是比較令人滿(mǎn)意的?，F在，傳輸一張幅面為352×288像素的黑白圖片（大小為99KB），耗時(shí)不到1s。如果實(shí)現動(dòng)態(tài)的拍攝及顯示，那么，整個(gè)系統每秒可以拍攝并完成顯示 3～4幅不經(jīng)壓縮的幅畫(huà)為352×288像素大小的黑白圖片。
測試結果表明，該系統運行可靠（已將程序燒寫(xiě)進(jìn)片內Flash中），各項性能指標都已達到了最初的設計要求，能夠很好地實(shí)現圖像數據在PC機與DSP之間高速的雙向傳輸。并且，這套USB接口方案只采用了1片PDIUSBD12接口芯片和1片 74LS245，器件成本只有20元左右，這個(gè)成本是比較低的。同時(shí)，由于采用了DSP作為控制器，所以它的通信速率可以很高；因此，可以說(shuō)本方案達到了低成本，高速率的USB1.1接口設計要求。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152234.htm
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