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USB2.0总线控制芯片FX2结构原理及应用研究

作　者: 吴瑶
导　师: 李金城
学　校: 北京交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: USB2.0 EZ-USB FX2 SLAVE FIFO I~2C FPGA
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

USB(UniversalSerialBus),通用串行总线,使用灵活、传输速率高,小巧、采用共享式接口、支持即插即用和热插拔,是计算机与外围设备连接的一种标准接口,广泛地应用于工程实践与PC机的连接中。但是由于USB接口技术涉及的知识面甚广,USB接口协议也非常的复杂难操作,为了使得USB接口的相关设计变得简单,并进一步推广和普及该项接口技术,各厂商都推出了自己的不同款式的芯片系列。但以提供的整体配套资源来看,USB总线控制芯片应当首推Cypress半导体公司的EZ-USB系列芯片；而对于USB2.0芯片,当以EZ-USB FX2 (CY7C68013)适应性最佳。EZ-USB FX2芯片除了带有超强的USB2.0引擎SIE外,还集成了改进的增强型8051内核,另外还集成了FIFO, GPIF等模块。使得该芯片可代替开发者完成USB协议中规定的80%-90%的通信工作,这使得开发人员无需深刻了解USB底层协议,就可以顺利地开发所需的USB外设。本论文重点对Cypress公司的CY68013芯片的结构原理及特点进行了研究,并且根据EZ-USB FX2芯片特点,完成了EZ-USB FX2芯片的软件,硬件以及固件的配置,提出并实现了基于EZ-USB 2.0的PC机与FPGA之间的数据传输,控制解决方案。在数据传输方面,采用EZ-USB FX2的SLAVE FIFO模式,基于VC++上位机控制实现了数据的高速传输；而在控制指令的下传方面,本设计采用FX2内置8051配置的I2C通道实现了控制指令的传输。从而保证了高速的数据传输与指令传输各自占用独立的通道,数据和指令传输互不干扰。为了验证本论文所提出的传输控制方案的可靠性,本设计以EZ-USB FX2为核心搭建了一个8位数字数据采集回放平台,通过采集回放平台与PC机之间数据传输和指令传输来验证本论文所提出方案的可靠性。经过实践验证,本系统操作控制灵敏简便,数据传输高速准确。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-13
  1.1 本课题研究目的及意义  10-11
  1.2 本论文研究内容与结构安排  11-13
2 通用串行总线(USB)概述  13-18
  2.1 USB2.0规范概述  13-15
    2.1.1 USB2.0拓扑结构  13-14
    2.1.2 USB总线协议  14-15
  2.2 USB数据传输  15-16
    2.2.1 块传输(Bulk Transmission)  15
    2.2.2 中断传输(Interrupt Transmission)  15-16
    2.2.3 同步传输(Isochronnous Transmission)  16
    2.2.4 控制传输(Control Transmission)  16
  2.3 USB设备的连接  16-18
    2.3.1 USB设备的安装  16-17
    2.3.2 USB设备的断开  17-18
3 系统的软硬件设计  18-55
  3.1 USB传输系统的硬件设计  18-31
    3.1.1 USB接口芯片选型  18-19
    3.1.2 EZ-USB FX2构成  19-21
    3.1.3 EZ-USB FX2端点缓冲  21-22
    3.1.4 EZ-USB FX2接口模式  22-24
    3.1.5 USB硬件接口总体设计方案  24-25
    3.1.6 SLAVE FIFO读写操作的实现  25-28
    3.1.7 I~2C通道的实现  28-31
  3.2 EZ-USB固件程序设计  31-46
    3.2.1 固件的功能  31-32
    3.2.2 EZ-USB启动模式  32-33
    3.2.3 SLAVE FIFO的配置  33-36
    3.2.4 I~2C固件通道配置  36-37
    3.2.5 基本固件构架  37-39
    3.2.6 主程序文件  39-42
    3.2.7 固件构架实现  42-46
  3.3 USB上位机软件应用程序的开发  46-55
    3.3.1 主机控制函数  46
    3.3.2 基于VC++的上位机程序设计  46-55
4 FX2在数字采集回放系统中的应用  55-61
  4.1 数字采集回放系统设计思想及框图  56
  4.2 数字采集回放系统的实现  56-61
5 结论  61-62
参考文献  62-64
作者简历  64-66
学位论文数据集  66

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