文献综述—cy7c68013

文献综述 题 目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪设计 完成时间 2012 年 06 月 01 日 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 1 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪设计 摘 要 基于 USB 接口的逻辑分析仪充分利用计算机的强大功能 大大突破了传统 仪器仪表在数据传送 处理 显示和存储等方面的限制 在性能方面得到了极大的 提高 因此研究基于 USB 接口的逻辑分析仪具有一定的经济效益和现实意义 本文 主要介绍了基于 CY7C68013 的 USB 接口的虚拟逻辑分析仪的实现原理和过程 采 用 USB2 0 自定义设备类 主要介绍芯片 CY7C68013 的 8 位 GPIF 模式来实现 USB 的高速块传输过程 采用 USB2 0 接口提高了 PC 与外部设备之间的通信速度 传输 稳定 使用起来非常方便 并在一定程度上节约了成本 关键词 逻辑分析仪 USB CY7C68013 GPIF 引 言 20 世纪 70 年代以来 伴随电脑技术 大规模积体电路 可编程逻辑器件 高 速数据信号处理器的迅猛发展 各种数字系统的设计 开发 检测任务越来越多 也越来越复杂了 对于设计人员来说 若想从大量的数据流中找出一些无规则 隐 蔽 随机的错误无异于大海捞针 所以 必须采用一些全新的测试设备才能及时 迅速 准确的解决问题 其中 逻辑分析仪 Logic Analyzer 简称 LA 是最基本 最具有代表性的数据流测试仪器 随着计算机技术的飞速发展 计算机上的传统接口 并口 串口 已经无法满足 PC 与外部设备之间不断提高的速度以及稳定性 易用性等要求 并且给 PC 系统的 设计者带来了越来越多的麻烦 给用户的使用也带来了诸多不便 限制了计算机的 发展 USB 1 Universal Serial Bus 通用串行总线是一种主流的标准计算机接口 通 过 USB 接口 实现了即插即用与热插拔的特性 它可使用户迅速方便地连接 PC 主 机的各种接口设备 1 逻辑分析仪 逻辑分析仪的工作过程就是数据采集 2 存储 触发 显示的过程 由于它采 用数字存储技术 可将数据采集工作和显示工作分开进行 也可同时进行 必要时 对存储 3 的数据可以反复进行显示 以利于对问题的分析和研究 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 2 1 1 逻辑分析仪的主要技术指标 1 逻辑分析仪的通道数 在需要逻辑分析仪的地方 要对一个系统进行全面地分析 就应当把所有应当 观 测的信号全部引入逻辑分析仪当中 这样逻辑分析仪的通道数至少应当是 被测系 统 的字长 数据总线数 被测系统的控制总线数 时钟线数 市面上主流的产品是 34 通 道的逻辑分析仪 用它来分析最常见的 8 位系统 2 定时采样速率 在定时采样分析时 要有足够的定时分辨率 4 就应当有足够高的定时分析采 样速率 但是并不是只有高速系统才需要高的采样速率 3 状态分析速率 在状态分析时 逻辑分析仪采样基准时钟就用被测试对象的工作时钟 逻辑分析 仪的外部时钟 这个时钟的最高速率就是逻辑分析仪的高状态分析速率 4 逻辑分析仪的每通道的记录长度 逻辑分析仪的内存是用于存储它所采样的数据 以用于对比 分析 转换 5 逻辑分析仪的测试夹具 逻辑分析仪通过探头与被测器件连接 测试夹具起着很重要的作用 测试夹具 有很多种 如飞行头和苍蝇头等 1 2 逻辑分析仪的功能 如前所述 绝大多数逻辑分析仪是两种仪器的合成 第一部分是定时分析仪 第二部分是状态分析仪 1 定时分析 定时分析是逻辑分析仪中类似示波器的部分 它与示波器显示信息的方式相同 水平轴代表时间 垂直轴代表电压幅度 定时分析首先对输入波形的采样 然后使 用 用户定义的电压阈值 确定信号的高低电平 定时分析只能确定波形是高还是低 不 存在中间电平 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 3 2 跳变定时 如果我们要对一个长时间没有变化的采样并保存数据 跳变定时能有效地利用 存储器 使用跳变定时 定时分析只保存信号跳变后采集的样本 以及与上次跳变 的时间 3 毛刺捕获 数字系统中毛刺是令人头疼的问题 某些定时分析仪具有毛刺捕获和触发能力 可以很容易的跟踪难以预料的毛刺 定时分析可以对输入数据进行有效地采样 跟 踪 采样间产生的任何跳变 从而容易识别毛刺 4 状态分析 逻辑电路的状态是 数据有效时 对总线或信号线采样的样本 定时分析与状 态分析的主要区别是 定时分析由内部时钟控制采样 采样与被测系统是异步的 状态 分析由被测系统时钟控制采样 采样与被测系统是同步的 用定时分析查看事件什 么 时候发生 用状态分析检查发生了什么事件 定时分析通常用波形显示数据 状态 分 析通常用列表显示数据 2 USB 接口实现方案 一种是纯粹 USB 接口芯片 这是只集成 USB 物理层和链路层功能的接口芯片 在设计 USB 接口时再配以适当类型的微控制器 从而使开发者能增加一个 USB 端 口到其它任何一种自己熟悉的微控制器上 这种芯片的优点是价格和开发费用相对 低廉 而且不需要购买专门的开发编译工具 但开发和调试难度较大 如 Philis 公 司的 PDIUSBD12 以及 National Semiconductor 公司的 USBN9602 等 另第一种是在内部集成 MCU 这类芯片的优点是其单片机的处理能力强 所构 成的 USB 接口电路简单 调试方便 电磁兼容性好 其结构和指令集对开发者来说 相对熟悉 开发难度较低 可缩短开发时间 典型器件有 CYPRESS 5 公司的 EZ USB 系列芯片 Atmel 的 AT43USB32t 等 其中 CY7C68013 6 接口芯片是 Cypress 公司 EZ USB FX2 系列芯片中的一款 它是第 1 个集成了 USB2 0 协议的微处理器 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 4 它支持 12 Mb s 的全速传输和 480 Mb s 的高速传输 可使用 4 种 USB 传输方式 控 制传输 中断传输 块传输和同步传输 完全适用于 USB2 0 并向下兼容 USB1 1 3 CY7C68013 GPIF 接口开发 3 1 CY7C68013 简介 CY7C68013 是 Cypress 公司的 EZ USB FX2 系列芯片 EZ USB FX2 是一款集 成 USB2 0 7 收发器的微控制器 该系列芯片集成了 USB2 0 收发器 串行接口引擎 SIE 带 8 5 KB 片上 RAM 的增强型高速 8051 单片机 4KB FIFO 存储器以及通用 可编程接口等模块 提供了全面集成的 USB 解决方案 无需外加芯片即可实现高速 USB 传输 FX2 系列芯片最主要的特点是可以通过 USB2 0 的通用可编程接口为特 定的应用接口编程 另外 CY7C68013 的 GPIF 8 引擎具有自动传输数据结构的特性 这种特性使得以主从端 FIFO 8 16 位数据总线 为 UTOPIA EPP PCMCIA DSP 等的外围设备 可以与主机通过 CY7C68013 无缝 高速地传输数据 另外 C Y7C68013 内部集成的 USB2 0 的 SIE 能完成大部 USB 2 0 协议的处理工作 从而减少用户对繁杂的 USB 协议的处理 3 2 GPIF 接口模式 采用 GPIF 主机模式 EZ USB FX2 由软件编程输出读写控制波形 FD 15 0 双 向数据总线 12 位与外部测试电路的静态存储器 SRAM 的相连 CTL 5 0 输出可编 程控制信号 如 SRAM 的读写选通信号等 数据在 GPIF 控制下读入到 CY7C68013 后 在软件的配置下 完成 1024 字节的最大封包 输入计算机 由主机端的主控制 器的串行接口引擎 9 完成数据流串行化和解码 GPIF 主控 接口模式使用 PORT 和 PORTD 构成通向四个 FX2 端点 FIFO EP2 EP4 EP6 和 EP8 的 16 位数据接口 GPIF 作为内部的主控制器与 FIFO 直接相连 并产生用户可编程的控制信号与外部接口进行通信 10 GPIF 使用内部时 钟 用户将波形文件 11 程序存在内部 RAM 的程序存储区中 3 3 固件程序设计 固件 12 是指存储在 USB 接口芯片或微控器中的代码 用于控制硬件系统 13 运行 各种 USB 标准请求的处理 14 以及 USB 闲置模式的电源管理服务 实现主机与外设 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 5 之间的通信和数据传输 主要是根据系统需求设计相应的程序框架图 Cypress 公司 为 FX2 固件开发提供了一个固件库和固件框架 15 都是在 KeilC51 16 集成开发环境下 开发的 固件库提供了一些常量 数据结构 函数来简化用户对芯片的使用 结 论 逻辑分析仪是一种分析数字化设备硬件和软件的测试仪器 主要用于分析数字 系统的逻辑关系 有效地解决越来越复杂的数字系统的检测和故障诊断问题 但是 随着电子技术的迅猛发展 微机的广泛应用 基于 PC 机的虚拟仪器将是测试仪器 领域的一大发展趋势 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪设计 实现了即插即用 与热插拔的特性 它可使用户迅速方便地连接 PC 主机的各种接口设备 USB 接口 可以更好地满足用户的需要 采用 GPIF 接口方便与各种外设进行通信 因此研究 基于 USB 接口的逻辑分析仪具有一定的经济效益和现实意义 参考文献 1 黄敏 王厚军 戴志坚 逻辑分析仪 USB2 0 接口固件程序设计 J 电子科技大学自动化工 程学院 仪器仪表学报 2007 28 4 1 2 2 颜荣江 余志强 张进等 EZ USB 2100 系列单片机原理 编程及应用 M 北京 北京航 空航天大学出版社 2002 259 263 3 周立功 USB2 0 与 OTG 规范及开发指南 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 30 45 4 萧世文 USB2 0 硬件设计 M 北京 清华大学出版 2002 23 55 5 EZ USB FX2 Manual Technical Reference Version2 0 10 103 205 309 6 CY7C68013A 中文手册 Cypress Semiconductor Corporation 2003 4 39 7 肖踞雄 翁铁成 宋中庆 USB 技术及应用设计 M 北京 清华大学出版社 2003 4 60 8 Moure M J RodriguezL Vald6s M D Mandado E An Interactive Environment for Digital Learning and Design J Educational Multimedia Hypermedia and Telecommunications 2007 18 4 1 5 9 EZ USB FX2 GPIF Primer Cypress Semiconductor Corporation 2003 1 33 0 CY7C68013 开发包 Cypress Semiconductor Corporation 2003 11 周云锋 单甘霖 王鑫 FX2 的波形描述符设计及应用 J 微计算机信息 2005 21 2 158 159 综述题目 基于 CY7C68013 的 USB 逻辑分析仪 6 12 郭乐江 李强 一种基于 USB 接口的高