基于DSP平台的USB接口设计.doc

基于dsp平台的usb接口设计 摘要：dsp的高速运算性能使它在数字信号的处理上有着独一无二的优势，但是通常数字信号的数据量非常庞大，需要一种非常方便、高速的接口来实现与pc机的接插。本文给出一种基于dsp平台的低成本高速usb接口方案。它采用philips公司的pdiusbd12接口芯片，实现dsp图像采集系统与pc机的高速数据传输。最后作出的接口，其数据传输速率达580kb/s以上，效果很好。 引言usb接口（universal serial bus）是一种通用的高速串行接口。它最主要的特点是它的高速传输特性。usb1.1理论速度极限可以达到12mb/s，usb2.0可达到480mb/s。这样，它可以很好解决大数据量的数据在嵌入式系统与pc机之间的互传问题；同时，它支持热插拔，并且最多同时支持127个外设，非常适合嵌入式系统的应用。本次设计是在一个已有的dsp图像采集嵌入式系统的基础上，为它配接上一个usb1.1的接口，以达到dsp图像采集系统高速地将图像数据回传到pc机中的目的。设计的要求主要有：在原有平台提供的接口基础上，加入一个低成本、高速度的usb接口；通过usb接口，实现pc机对dsp图像采集系统的操作与控制；实现图像数据在dsp摄像系统与pc机之间高速的双向传输。基于以上几点可以看出，本方案最主要的特点是成本低廉且传输速度高。1 硬件方案选择与设计1.1 方案选择对于基于dsp平台的usb接口设计，经过综合考虑了几种方案之后决定，采用一个不带mcu内核的usb接口芯片pdiusbd12（成本非常低，一片pdiusbd12的价格仅为20元），再加上简单的外围电路和时序调整电路。这种芯片仅仅完成usb底层的数据链路级交换，并提供给本地微控制器一个并行的接口，但是它并不完成协议层的工作。协议层的工作需要对微控制器编程，控制usb接口芯片来实现usb协议。所以，开发难度相对来说大一些，要做的编程工作也多一点。但是这套方案的成本非常低，而且由于直接用dsp作为微控制器，没有原单片机的瓶颈限制，所以可以实现很高的数据传输速率。该系统的原理框图如图1所示。由于pdiusbd12的并行接口时序较慢，只能达到2mb/s。这个速度相对于dsp来说比较低，而且有些地方不是简单地在程序中加入延时就可以调整，所以需要一个时序调整电路来完成它们之间的配合。图2 tms320c2xx写时序 1.2 pdiusbd12芯片pdiusbd12芯片是由philips公司推出的一种usb1.1接口芯片。它可以工作在5v或者3.3v的工作电压下；具有8位数据总线，且有完全自治的dma传输操作。它还具有可控制的软件连接（softconnect）功能，可以保证在微控制器可靠完成初始化之后再连接上usb总线。另外，它还有一个led驱动脚，可以外接led来监测usb的枚举过程和数据传输过程。当usb接口枚举完成，并且成功配置以后，led将会一直点亮；而在枚举过程以及usb数据通信过程中，led只是有节奏地闪烁。pdiusbd12只占用微控制器的两个地址资源。也就是说，它只有一根地址线。其中一个地址用来向芯片中写命令，另外一个地址用来向燕片中写数据或者从芯片中读取数据。pdiusbd12一共有三组端点：端点0完成控制传输；端点1可以配置成中断传输；端点2是主要的数据传输端点。它有64b的缓冲区，如果加上它的双缓冲机制，就有128b的缓冲区；它可以配置成批量传输模式，或者同步传输模式。总的来说，pdiusbd12是一款性能优异，价格相对软低的usb接口芯片。1.3 时序芯片为了降低成本、简化电路，本方案不使用dma传输方式，而以ti公司