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。
。 ＆amp; nbsp;＆amp; 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。