基于EZ－USB的電腦眼接口設計

　　片內嵌有一個(gè)增強型的8051微控制器,4個(gè)時(shí)鐘的周期使它比標準8051的速度快3倍。

　　EZ-USB 2131Q有兩種同步傳輸方式：即普通讀寫(xiě)方式和快速讀寫(xiě)方式。在普通讀寫(xiě)方式下,芯片從外部讀取或向外部寫(xiě)入數據的速率不會(huì )超過(guò)1000字節/ms,而且數據傳輸指令只能一一列出,共要寫(xiě)出1000行相同的指令。中間不能用循環(huán)來(lái)傳輸數據,而且也沒(méi)有時(shí)間來(lái)加入其它指令。這種方式對于要求同步傳輸、每幀傳輸1023字節的設備是不可取的。在快速讀寫(xiě)方式下,芯片可以在0.5ms內從外部讀取或向外部寫(xiě)入1023字節的數據,并且還留有足夠的時(shí)間可以加入其它指令。

　　2 電腦眼與EZ-USB 2131Q的接口方案

　　2.1 電腦眼的USB單片方案

　　本文中電腦眼的傳輸速度為9幀/s,發(fā)送一場(chǎng)圖像數據約111ms;而USB采集一場(chǎng)圖像數據約108ms,電腦眼發(fā)送圖像數據和USB接收圖像數據的時(shí)間基本相當。

　　根據EZ-USB 2131Q和電腦眼的總線(xiàn)其傳輸速率,可以利用外接存儲器來(lái)實(shí)現各功能塊的接口,電腦眼與EZ-SUB接口框圖如圖2所示。電腦眼通過(guò)8位數據線(xiàn)傳輸數據,如果保持電腦眼數據的連續傳輸,就用場(chǎng)同步和象素同步作為控制信號。EZ-USB2131Q具有8位輸入輸出數據線(xiàn),多功能口可用來(lái)接收和發(fā)送控制信號,其地址線(xiàn)在快速傳輸模式下不可用。

　　芯片每幀從外部存儲器取數1023字節,在電腦眼與EZ-USB 2131Q接口時(shí),如果利用一個(gè)2KB的異步FIFO,電腦工作如下：在電路加電后,電腦眼的場(chǎng)同步控制信號時(shí)FIFO進(jìn)行初始化,然后電腦眼的象素同步信號選通FIFO的讀數據端口,將電腦眼采集的圖像數據寫(xiě)入FIFO;當FIFO中的數據量達到1KB時(shí)（即半滿(mǎn)時(shí)）,FIFO自動(dòng)對半滿(mǎn)標志端口置位,EZ-USB2131Q芯片內的控制指令在USB的幀中斷時(shí)檢測到半滿(mǎn)標志位后,發(fā)出快速讀數據控制信號,從FIFO中取出1023個(gè)字節的圖像數據存入芯片內部的緩沖中。因電腦眼一場(chǎng)圖像的分辨率是384×287象素,一場(chǎng)圖像數據為110208（1023×107+747）字節,在取完1023×107字節數據后,芯片在USB的下一幀中斷時(shí)檢測不到FIFO半滿(mǎn)置位標志。為了保證電腦眼不中斷地采集數據而只能舍棄剩余的747字節的數據,并且新的場(chǎng)同步信號的到來(lái)又會(huì )對FIFO進(jìn)行初始化,開(kāi)始存入新一場(chǎng)圖像數據。這一接口電路雖然簡(jiǎn)單,能實(shí)現圖像顯示,但通過(guò)USB口所顯示的圖像不完整。因此,設計了基于外接RAM的單片方案。

　　2.2 基于外接RAM的單片方案

　　介于上述接口方案存在的缺陷,即要保證電腦眼不間斷采集數據又要保證EZ-USB 2131Q芯片能獲取一場(chǎng)圖像的全部數據,可以采取如圖3所示的另一種單片方案。上面提到過(guò),電腦眼一場(chǎng)的圖像數據是110208字節,要存入一場(chǎng)圖像數據就需要一個(gè)128KB的RAM。為了保證電腦眼不間斷地連續傳輸,在此單片方案中利用一個(gè)多路轉換器對兩個(gè)128KB的RAM進(jìn)行切換,分別存入電腦眼連續采集的兩場(chǎng)圖像數據。外接RAM的電路中,包含有3大功能塊：兩個(gè)128KB的RAM組成存儲功能塊、兩個(gè)地址發(fā)生器及一個(gè)多路轉換器,如圖3所示。存儲功能塊用于存儲電腦眼的一場(chǎng)完整圖像數據,地址發(fā)生器用于存儲器的地址選擇,多路轉換器用于切換對存儲塊的工作路徑。