基于USB2.0技術(shù)的高速雙路數據采集系統
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圖3 GPIF Designer設計的 FIFORd波形
4.系統軟件編寫(xiě)
系統軟件主要包括三個(gè)部分：下位機CY7C68013的固件，USB驅動(dòng)程序和上位機主機應用程序。
4.1 固件程序編寫(xiě)
對于下位機CY7C68013的固件編寫(xiě)，Cypress公司給出了在Keil C51下的固件程序框架，固件框架完成EZ-USB FX2的初始化、USB標準設備請求處理、USB掛起模式下的電源管理服務(wù)和USB中斷處理。Cypress還提供了函數鉤子來(lái)加速用戶(hù)代碼的添加。用戶(hù)只需要簡(jiǎn)單地提供一個(gè)USB描述符表和執行外圍功能的代碼即可。
4.2 驅動(dòng)程序編寫(xiě)
Windows系統下的USB驅動(dòng)包括三層，從高到低依次是：USB客戶(hù)端設備驅動(dòng)(USB Client Device Driver)、USB總線(xiàn)驅動(dòng)(USB Hub(Bus) Driver)、主機控制器驅動(dòng)(Host Controller Driver)。后兩者由Windows系統提供，用戶(hù)只需要開(kāi)發(fā)USB客戶(hù)端設備驅動(dòng)程序，Cypress公司提供了一個(gè)通用的驅動(dòng)程序 (General Purpose Driver)，即ezusb.sys，一般情況下，該驅動(dòng)程序可以滿(mǎn)足FX2開(kāi)發(fā)者的需要。本文使用了Cypress公司的通用驅動(dòng) ezusb.sys。為了使用ezusb.sys，用戶(hù)必須編寫(xiě)對應的inf文件，inf文件將特定的USB設備綁定給相應的驅動(dòng)程序，該inf文件參照 ezusbw2k.inf編寫(xiě)。
4.3 主機應用程序編寫(xiě)
通用驅動(dòng)程序GPD即ezusb.sys提供了基本USB設備請求和數據傳輸的用戶(hù)模式接口，用戶(hù)模式應用程序通過(guò)Win32函數 DeviceIoControl()給設備驅動(dòng)器發(fā)送請求。Ezusb.sys提供了基本設備請求、批量讀寫(xiě)、同步讀寫(xiě)等一系列IOCTL函數。這里以 IOCTL_EZUSB_BULK_READ（EZUSB批量傳輸）為例加以介紹。
批量傳輸模式下讀FX2的端點(diǎn)FIFO的關(guān)鍵代碼如下：
DWORD ioctl_val=IOCTL_EZUSB_BULK_READ; //設置從設備中讀數據
Bresult=DeviceIoControl ( hDevice , ioctl_val , //從設備讀數據
bulkControl , //端點(diǎn)號
sizeof ( BULK_TRANSFER_CONTROL), //傳入參數的大小
buffer , //讀數據的緩沖區
length , //讀數據的長(cháng)度
(unsigned long *)nBytes , //驅動(dòng)返回的數據的實(shí)際長(cháng)度
NULL);
限于篇幅，其他程序代碼從略。
6．結束語(yǔ)
本文的創(chuàng )新點(diǎn)是充分發(fā)揮了CY7C68013的優(yōu)勢，利用FX2的內部可編程狀態(tài)機GPIF實(shí)現了與外圍FIFO“無(wú)膠”連接，避免了使用外圍ASIC或者CPLD、FPGA等的麻煩，系統升級方便。整個(gè)電路結構緊湊，占用面積小，便于攜帶。
本文采用Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013設計了一種通用的高速雙路同步數據采集系統，通過(guò)將其與高精度激光縱模分析儀連接進(jìn)行試驗，證明該系統實(shí)現了數據的高速實(shí)時(shí)傳輸，達到了預先設計的目標。隨著(zhù)USB口的進(jìn)一步普及和計算機的發(fā)展，本文設計的這種USB數據采集系統必將得到更加廣泛的應用。
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