CY7C68013芯片的USB接口固件設計

1 USB芯片CY7C68013介紹
CY7C68013屬于Cypress公司的FX2系列產(chǎn)品，是Cypress公司生產(chǎn)的第一款USB2．0芯片。

CYTC68013是一個(gè)帶增強型MCS51內核和USB接口的單片機，完全遵從USB2．O協(xié)議，可提供高達480 Mbps的傳輸率；內部集成PLL(鎖相環(huán))，最高可使5l內核工作在48MHz；對外提供兩個(gè)串口，可以方便地與外部通信；片內擁有8 KB的RAM，可完全滿(mǎn)足系統每次傳輸數據的需要，無(wú)需再外接RAM。由于芯片內部沒(méi)有ROM，一旦USB設備斷開(kāi)與PC的連接，程序代碼將無(wú)法保存，需要每次在PC機接入USB設備后，重新下載。另外，CY7C68013支持一種“E2PROM引導方式”，即先將固件下載到片外E2PROM中，當每次USB設備通電后，FX2自動(dòng)將片外E2PROM中的程序讀入芯片中。

CY7C68013與外設有主／從兩種接口方式：可編程接口GPIF和Slave FIFO?？删幊探涌贕PIF是主機方式，可以通過(guò)軟件編寫(xiě)讀／寫(xiě)控制時(shí)序，靈活方便，幾乎可以與所有8／16位接口的控制器、存儲器和總線(xiàn)實(shí)現無(wú)縫連接。Slave FTFO是從機方式，外部控制器可以像對待普通FIFO一樣對芯片內的多個(gè)緩沖區進(jìn)行讀／寫(xiě)；S1ave FIFO方式也可以靈活配置，以適應不同的需要。

2 硬件設計思想
USB數據傳輸流程如圖l所示。

工作流程可分為兩個(gè)部分：芯片初始化部分和數據傳輸部分。

2.1 芯片初始化部分
本部分是適用于任何USB傳輸過(guò)程中的芯片初始化部分。當USB接口接入PC后，首先進(jìn)行PC的設備搜索，從USB端獲得設備的VID／PID，以及USB芯片的工作方式；然后PC機通過(guò)得到的VID／PID獲取設備的驅動(dòng)，保證設備的工作。與此同時(shí)，USB芯片上電開(kāi)始，MCU開(kāi)始從E2PROM中獲取MCU的工作狀態(tài)、采用的工作模式、數據傳輸方式、所用到傳輸方式端點(diǎn)的大小以及傳輸方向，并對接口器件進(jìn)行相應芯片寄存器的初始化。實(shí)現內容因具體芯片而異，因此確定接口器件后再說(shuō)明寄存器初始化的方法。

2．2 數據傳輸部分
不同器件相接實(shí)現方式不同，在此以CY7C68013與DSP6416 HPI接口數據傳輸實(shí)現為例，介紹數據傳輸流程。

首先，簡(jiǎn)單地介紹一下DSP611 6 HPI接口。HPI是一個(gè)并行端口，通過(guò)HPI可以直接訪(fǎng)問(wèn)DSP的存儲空間，也可以通過(guò)DMA／EDMA控制器實(shí)現對DSP存儲空間的訪(fǎng)問(wèn)。HPI口可以提供16／32位的數據接口，通過(guò)主機或者CPU訪(fǎng)問(wèn)HPI控制寄存器(HPIC)來(lái)確定HPI接口的數據帶寬。

確定了DSPHPI作為USB的接口器件，DSPHPI接口的初始化如下：對于DSP，為了滿(mǎn)足數據的正常傳輸，需要對HPIC寄存器進(jìn)行設置，即設置字長(cháng)，初始化時(shí)假設DSP向主機發(fā)送中斷和Ready信號。因為沒(méi)有用到HPT的地址線(xiàn)，因此不需要設置HPIA寄存器。此時(shí)DSP已經(jīng)做好了接收或發(fā)送數據的準備。

為了滿(mǎn)足與HPI接口讀／寫(xiě)時(shí)序的無(wú)縫連接，此處采用了GPIF傳輸模式。流程如下：
當數據PC端發(fā)送時(shí)，USB收發(fā)機將收到的信號發(fā)送給CY7C68013，USB芯片接收到數據后先存放在端點(diǎn)寄存器里，等到數據放滿(mǎn)數據緩存區時(shí)，USB芯片啟動(dòng)GPIF，將數據送入DSP。當DSP接收到數據后會(huì )對HPIC控制器進(jìn)行設置，發(fā)送給USB中斷信號，提示收到數據包，即完成1次PC→DSP傳輸。

當數據從DSP端發(fā)送時(shí)，HPIC寄存器發(fā)送中斷至USB芯片，USB芯片做好接收數據的準備；然后HPI將數據送入USB芯片，等數據緩存區放滿(mǎn)l024字節后，將數據通過(guò)USB發(fā)送至PC機接收端。

3 硬件電路的設計與實(shí)現
如前所述，接口電路方面USB為了滿(mǎn)足HPI接口的讀／寫(xiě)時(shí)序采用GPIF方式。

3.1 CY7C68013與HPI接口電路
CY7C68013與HPT接口電路原理圖如圖2所示。

這里需要說(shuō)明的有如下幾點(diǎn)：
①HHWIL主要用來(lái)區分第1個(gè)／第2個(gè)Halfword的傳輸，且僅在半寧傳輸時(shí)出現。由于主機沒(méi)有數據線(xiàn)和地址線(xiàn)復用的情況，因此在這里將HAS置高電平。

HDSl、HDS2作為數據選通信號，主要用于主機尋址HPI周期內控制數據傳輸，在本次工作中沒(méi)有用到，而為了調試方便，保留了HDSl和HDS2，通過(guò)高低電平控制它們的變化。由于HDSl、HDS2和HCS在片內是組合為一個(gè)低有效的HSTROBE信號，其組成關(guān)系如下：
HSTROBE=NOT(HDSl XOR HDS2)OR HCS所以HDSl置低電平，HDS2置高電平，利用HCS的信號變化控制HPI讀／寫(xiě)初始化。

②HCNTL[1：O]主要用來(lái)控制當前訪(fǎng)問(wèn)的是HPI的哪個(gè)寄存器。在HP1初始化時(shí)完成HPIC寄存器的控制信息。HPID寄存器主要實(shí)現數據傳輸時(shí)數據的讀?。瘜?xiě)入。此處沒(méi)有用到HPI的地址操作，因此HPIA作為地址寄存器不需要送入控制信息。
③HD[15：O]對應于PB[7：o]、PD[7：0]接口，由于為半字傳輸方式，因此在這里需要將HD5置低電平，以滿(mǎn)足芯片復位時(shí)HD5為低電平。

3.2 固件調試部分
固件程序流程圖如圖3所示。

(1)初始化部分
該部分用來(lái)確定整個(gè)過(guò)程采用的方式，確定端點(diǎn)的傳輸方式、方向和緩存區的大小，設置HPI接口的HPIC寄存器以及設備的枚舉。本設計采用的是GPIF傳輸方式，端點(diǎn)選擇的是批量傳輸。采用的端點(diǎn)是EP2和EP6。EP2傳輸方向為OUT，緩存區大小為1024字節；EP6傳輸方向為IN，緩存區大小為l024字節；通過(guò)對HPIC的操作確定HPI的工作方式以及HPID的數據傳輸方式。編寫(xiě)GPIF數據中斷函數和USB設備描述符。

(2)GPIF波形部分
GPIF波形采用Cypress公司提供的GPIF Designer來(lái)實(shí)現。GPIF Designer通過(guò)簡(jiǎn)單形象的界面解決了復雜程序表示的GPIF時(shí)序設計問(wèn)題。與DSP HPI接口相符合的讀、寫(xiě)時(shí)序如圖4和圖5所示。

(3)中斷產(chǎn)生時(shí)GPIF數據傳輸
在程序中實(shí)現每當緩存區數據達到l024字節或為最后一包數據時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行數據傳輸。下面的程序是EP2將數據發(fā)送到DSP端的程序：

EP6將從DSP收到的數據傳給主控端的程序如下：

4 總 結
本文以CY7C68013和DSP HPI接口為例描述了USB芯片的固件程序流程和設計思想。通過(guò)采用GPIF模擬了HPI接口的讀／寫(xiě)時(shí)序，實(shí)現了DSP與USB的無(wú)縫連接。