【摘要】： USB接口是一種總線接口標(biāo)準(zhǔn),具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、兼容性強(qiáng)、即插即用等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸、圖像采集領(lǐng)域。針對本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的存儲測試系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換問題,提出并設(shè)計(jì)USB2.0數(shù)據(jù)傳輸接口,克服測試儀器數(shù)據(jù)傳輸較慢的缺點(diǎn),還要有支持熱插拔和便攜的特點(diǎn)。 本文主要闡述了以下四個(gè)方面的問題: (1)分析了本實(shí)驗(yàn)室測試系統(tǒng)接口的特點(diǎn),綜合比較各種系統(tǒng)總線的優(yōu)缺點(diǎn),并且介紹了USB總線技術(shù)的相關(guān)協(xié)議和特性; (2)基于課題的研究內(nèi)容和目的,選用USB2.0芯片Cy7c68013實(shí)現(xiàn)存儲測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速下載,確定USB2.0數(shù)據(jù)傳輸接口的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)適用于存儲測試儀器的USB2.0接口電路、電源管理電路、程序存儲電路及電平匹配電路,繪制了電路PCB版圖; (3)重點(diǎn)闡述了USB接口的軟件設(shè)計(jì),論述了固件的設(shè)計(jì)原理,建立通用的固件框架結(jié)構(gòu),結(jié)合應(yīng)用程序編寫了動(dòng)態(tài)鏈接庫,性能穩(wěn)定,適用于多種操作系統(tǒng),滿足了系統(tǒng)的需求,同時(shí)研究了通用驅(qū)動(dòng)程序和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì),編寫了速度測試程序; (4)設(shè)計(jì)了USB接口測試方案,并針對數(shù)據(jù)傳輸速率及其影響因素進(jìn)行了測試和分析,對使用過程中的注意事項(xiàng)做了相關(guān)的說明。 經(jīng)試驗(yàn)應(yīng)用表明,該接口符合USB協(xié)議規(guī)范,并有良好的數(shù)據(jù)傳輸能力,可以滿足存儲測試系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸要求。該接口已成功應(yīng)用于電子測壓器、石油井下測試儀和沖擊波測試儀等多種測試儀器,數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到了72Mbps。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP334.7
【圖文】：

2 USB 總線技術(shù)的系統(tǒng)介紹 數(shù)據(jù)信號與電纜B電纜的電氣特性和差分信號B采用四線電纜，由電源線(VBUS)、地線(GND)和兩根數(shù)據(jù)線(D+和 所示。數(shù)據(jù)線傳輸差模信號，以降低噪聲干擾。可以看出，任何能有一位數(shù)據(jù)在傳輸，所以USB是一種完全按照時(shí)序進(jìn)行控制和中包括 VBUS, GND 二條線，為設(shè)備提供電源。VBUS 使用的+5，可以為低功率設(shè)備提供總電流小于 100mA,高功率設(shè)備最大電流。USB 對電纜長度的要求很寬，USB1.0 規(guī)范中規(guī)定低速設(shè)備電備是 5m。通過選擇合適的導(dǎo)線長度一些特性，如設(shè)備能源預(yù)算和足夠的輸入電壓和終端阻抗，重要的終端設(shè)備應(yīng)位于電纜的尾部

CMOS 電路緩沖器件支持。號是由半雙工形式實(shí)現(xiàn)的，收發(fā)一次只有一個(gè)方向�？偩�不傳輸時(shí)B 能夠檢測到總線上是否由設(shè)備連接或刪除，關(guān)鍵在于兩個(gè)差分信號備的速度識別模式四線電纜中傳輸信號的是D+和D－這一對差模信號線，該線上使，而Vbus是+5V。圖 2.3 是USB設(shè)備與主機(jī)（或Hub）的電氣連接圖出，USB主機(jī)或Hub的下行端口的差模信號線D+和D－上均連接有中的R1，其阻值為 15kΩ。R1 一端連接到D+或D－上，另一端接地有連接任何USB設(shè)備時(shí)，D+或D－信號線上的電平都恒為 0。另一D+或D－信號線的其中一根線上連接有上拉電阻，即R2，其阻值為拉電阻連接在D+信號線上，低速設(shè)備上拉電阻連接在D－信號線上在信號線上，另一端連接+3.3V。

圖 3.1 芯片 CY7C68013A 的內(nèi)部框架圖片上集成的是增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 8051 內(nèi)核，每個(gè)指令周期是 4 個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)自動(dòng)數(shù)據(jù)指針和擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)。CPU可以運(yùn)行在 24MHz或 48MHz時(shí)鐘頻率下，具體由I2C總線上EEPROM中的一個(gè)控制位決定，系統(tǒng)默認(rèn)為 24MHz， 8051 包括 2 個(gè)UARTS3 個(gè)定時(shí)器和 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。除此之外，8051 還有特殊功能寄存器，通過其中的I/O控制寄存器可以提高I/O存取時(shí)間。8051 代碼和數(shù)據(jù)寄存器是一個(gè)內(nèi)部的 8KB RAM。代碼可以：—通過 USB 總線下載；—從外部 EEPROM 導(dǎo)入；—在外部 Flash 上運(yùn)行。3.2.2 USB 串行接口引擎（SIE）串行接口引擎 SIE 可以使用控制端點(diǎn)和可選設(shè)置創(chuàng)建默認(rèn) USB 設(shè)備，主機(jī)可以在

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本文編號：2802296