基于USB 2．0總線(xiàn)的航天設備地面檢測系統
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(1)USB接口轉換模塊采用Cypress公司的USB協(xié)議芯片CY7C68013A完成USB接口到其他總線(xiàn)接口的轉換。該芯片基于Cypress公司的FX2LP平臺，兼容FX2系列，同時(shí)在芯片中集成了USB 2．0收發(fā)控制器以及一個(gè)增強型的8051單片機。CY7C68013A同時(shí)支持多種傳輸方式，可以通過(guò)編程配置為所需要的工作模式。
(2)FPGA模塊作為整個(gè)系統的邏輯控制轉換核心，完成USB 2．0接口數據到外圍接口數據之間的互相轉換。本系統采用Actel公司的APA30 0系列的FPGA，其內部邏輯如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202441.htm
1．2 USB與LVDS接口的互相轉換
以USB和LVDS接口之間的轉換為例來(lái)說(shuō)明USB 2．0到各種接口之間的轉換方法。LVDS是一種常用的穩定的高速串行總線(xiàn)，具有傳輸速度高和穩定的優(yōu)點(diǎn)，廣泛運用于航天、軍工以及各種工業(yè)產(chǎn)品中。
在處理LVDS數據的過(guò)程中，系統接收到數據之后，FPGA內部邏輯對數據進(jìn)行串并轉換，然后對數據進(jìn)行封裝即添加數據包頭和包尾，之后將數據放入到LVDS專(zhuān)用的FIFO中。數據發(fā)送邏輯監測CY7C68013A的總線(xiàn)是否繁忙，如果總線(xiàn)空閑同時(shí)FIFO中有需要上傳到PC機的數據，就將相關(guān)數據發(fā)送到USB控制器，USB控制器再將數據傳送到PC機中。
PC上位機到外圍LVDS接口的數據傳輸過(guò)程與此類(lèi)似，上位機USB 2．0接口和RS 422等接口之間的互相轉換邏輯也采用類(lèi)似方法完成。
2 系統軟件設計
系統軟件主要由兩部分組成，即USB 2．0芯片的固件程序以及PC上位機的數據收發(fā)處理程序，下面分別加以簡(jiǎn)要介紹。
2．1 USB固件設計
設備固件程序的主要功能是對CY7C68013A總線(xiàn)芯片的相關(guān)寄存器進(jìn)行初始化，從而控制FX2LP的數據收發(fā)，同時(shí)處理USB驅動(dòng)程序的請求(如請求設備描述符或設置設備狀態(tài)，請求或設置設備接口等USB 2．0標準請求)，控制芯片中應用程序控制指令的接收和執行等。CY7C6801 3A內部集成了一個(gè)增強型的8051單片機，其配置程序的編寫(xiě)與下載和標準的8051處理器相同，方便了用戶(hù)的開(kāi)發(fā)。
CY7C68013A支持Slave FIFOs和General Programmable Interface(GPIF)2種工作模式。其中Slave FIFOs主要用于外部包含有控制邏輯的系統中，在這種工作模式下，CY7C68013A的內部CPU并不直接接觸和處理數據，此時(shí)CY7C68013A只是簡(jiǎn)單的用作USB接口和外部控制器之間的數據傳輸通道。而GPIF則用于外部沒(méi)有控制器的系統中，此時(shí)CY7C68013A通過(guò)GPIF接口控制數據的傳輸。本系統采用了Aetel的FPGA作為外部的數據控制及接口轉換邏輯，所以系統采用Slave FIFOs工作模式，CY7C68013A只是簡(jiǎn)單的用于USB接口和FPGA之間的數據傳遞。
USB有四種標準的傳輸模式，本系統涉及到高速數據的傳輸，所以根據實(shí)際需要選用Slave FIFO中的批量傳輸(Bulk)模式，同時(shí)為了減少USB芯片自帶增強型8051處理器對數據傳輸速率的影響，本系統將CY7C68013A配置為自動(dòng)數據傳輸模式，使得數據傳輸不用經(jīng)過(guò)8051，此時(shí)USB內部的CPU控制器不直接參與數據的傳輸，其原理如圖3所示。
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