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基于USB 2.0协议的高速图像传输系统

基于USB 2.0协议的高速图像传输系统

简介传统的图像传输通常通过PC主板提供的各种接口来实现,例如PCI接口,EPP接口,IEEE 1394接口等。

PCI接口的最高速度可以达到132 Mb / s,但其安装麻烦,价格昂贵,并且可扩展性较差。

它不能采用特殊的电磁屏蔽,其速度也不适合高速传输。

EPP接口不需要在PC中使用其他卡,并且可以具有无限的连接。

该设备易于安装和使用,但最大速率仅为2 Mb / s,速度相对较慢。

它主要用于对低端性能要求不高的场合。

IEEE 1394接口允许连接各种高性能设备,以实现高性能总线互连。

传输速率可以达到400 Mb / s,其中IEEE 1394 b可以达到3.2 Gb / s。

它主要用于高速图像或不带外围设备的图像。

当连接到PC时,其外围电路复杂且昂贵。

与上述接口相对应的通用串行总线(USB)的数据速率明显高于通用串行端口的数据速率。

它可以支持四种数据传输模式:控制,中断,同步和块传输,以及热插拔和即插即用,并具有占用较少的系统资源,低功耗和可靠的数据传输的优点。

USB总线技术是使用一种总线技术来满足多种应用程序的需求。

USB 1.1协议支持两种传输速度,即低速1.5 Mb / s和全速12 Mb / s。

2000年发布的USB 2.0协议向后兼容USB 1.1协议,最高数据传输速率可以达到480 Mb / s,从而可以不断扩展USB的应用范围。

该系统基于USB 2.0总线技术,该技术将CY7C68013A芯片的从FIFO块传输接口模式与FPGA技术结合在一起,以实现计算机与外围设备之间的高速图像数据传输。

1系统设计1.1硬件和外围控制设计CYPRESS公司的EZ-USB FX2LP系列中实现USB接口单元的主要芯片是CY7C68013A(与之前FX2系列的CY7C68013相比,它具有更低的功耗,更低的电流,以及其他优点),负责完成硬件系统和PC之间的图像传输。

它具有三种与外部的接口模式:端口模式,可编程接口GPIF和从设备FIFO。

从设备FIFO模式是从设备工作模式。

在具有外部数据处理逻辑的设备中,USB数据在主机和外部逻辑设备之间传输。

通常,FX2LP的CPU不需要参与,而是通过FX2LP的内部端点FIFO进行传输。

外部控制器可以选择读写多个端点的FIFO。

FX2LP的从FIFO工作模式可以设置为同步或异步;工作时钟可以在内部产生,也可以在外部输入。

基于系统处理的高速图像传输,需要外部控制器直接控制FIFO,因此采用从设备,即从设备FIFO模式。

高速图像传输的原理框图如图1所示。

首先,可以通过计算机的上层应用软件发送或接收图像,然后通过USB接口芯片连接高速缓存。

& nbsp;& nbsp;图1中的USB接口使用CY7C68013A芯片的从设备FIFO。

接口模式可实现上位PC和缓冲区之间的高速通信,并使用FPGA控制高速USB传输。

如图2所示,CY7C68013A的主要功能信号以及CY7C68013A与FPGA之间的握手信号如下:IFCLK是时钟信号,可以从外部输入或内部输出中选择; FIFOADR [1:0]引脚选择4 FIFO(2、4、6或8中的一个)连接到USB数据总线FD。

将系统中的上行数据传输定义为FIFOADR [1:0] = 10,即EP6端口;下行数据传输为FIFOADR [1:0] = 01,它是EP2端口。

FLAGB,FLAGC是所选FIFO的标志信号,FLAGB表示FIFO已满; FLAGC表示FIFO为空;默认低电平有效。

FPGA可以通过连续查询这两个标志信号来决定是读取还是写入。

SLOE是读/写使能信号; SLWR,SLRD分别是读写控制信号,在同步和异步模式下,控制信号是不同的; FD [15:0]是16位双向数据总线。

PA0和PA1是输出信号,用作硬件系统工作状态的控制信号。