淺談TMS320C54xx DSP的USB接口的實現(xiàn)

?　通用串行總線USB（Universal Serial Bus）應(yīng)用由三部分組成：具有USB接口的PC系統(tǒng)、能夠支持USB的系統(tǒng)軟件和使用USB接口的設(shè)備。USB應(yīng)用采用通用連接技術(shù)，實現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，借以達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展PC機(jī)連接外設(shè)范圍的目的。USB的特點如下：
　?。?）連接靈活、使用方便 現(xiàn)在計算機(jī)系統(tǒng)連接外圍設(shè)備的接口并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如鍵盤用PS/2接口，打印機(jī)用25針的并行接口等。USB則將這些不同的接口統(tǒng)一起來，由一組微小的矩型插座和軟件構(gòu)成。用戶插入外設(shè)后，計算機(jī)系統(tǒng)能夠自動識別接入的外設(shè)，而不需要重新啟動系統(tǒng)，用戶可以帶電插拔；為USB設(shè)計的驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件可以自動啟動，無需用戶干預(yù)USB設(shè)備，也不涉及IRQ沖突等問題；USB單獨(dú)使用自己的保留中斷，不會同其它設(shè)備爭用PC機(jī)的有限資源。
　　（2）為外設(shè)提供電源 USB能自動識別外設(shè)所需的電源，并通過USB電纜向該設(shè)備供電（最高可達(dá)500mA）。
　?。?）速度快 USB的最高傳輸率可達(dá)12Mbit/s，比串口速度快100倍，比并口速度快近10倍。USB端口的傳輸速率比目前PC機(jī)平臺上的任何其它類型端口的傳輸速率都快。預(yù)計今后USB的速度將會提高到100Mbit/s以上。
　?。?）支持多媒體 USB提供了對電話的兩路數(shù)據(jù)支持，它可支持異步及等時數(shù)據(jù)傳輸，使電話可與PC機(jī)集成，共享語音郵件及其它功能。由于USB音頻信息生成于計算機(jī)外，因而減少了電子噪音干擾聲音質(zhì)量的機(jī)會，從而使音頻系統(tǒng)具有更高的保真度。
　　1 USB接口芯片AN2131Q
　　目前市場上USB接口芯片很多，使用較為廣泛的是Crypress公司的AN2131系列的USB接口芯片AN2131Q。AN2131Q具有以下優(yōu)點：
　　（1）基于RAM的“軟”系統(tǒng)解決方案（SOFT，RAM BASED），不需要ROM或其它的固化存儲器，而只使用片內(nèi)的程序/數(shù)據(jù)RAM。通過主機(jī)下載的方式來配置USB接口，因而使接口系統(tǒng)的修改和升級變得非常簡單，使外設(shè)硬件的更新和升級變得更為方便。
　?。?）數(shù)據(jù)吞吐量完全達(dá)到USB協(xié)議要求，可以向用戶提供足夠的端口、緩沖區(qū)和傳輸速度；提供USB協(xié)議要求的全部四種傳輸方式（控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸），可以滿足用戶對各種類型數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?br /> 　?。?）片上的串行接口處理機(jī)（SIE）完成大部分的USB協(xié)議操作，使用戶可以擺脫復(fù)雜的協(xié)議細(xì)節(jié)，簡化了用戶配置代碼，加快了開發(fā)過程。
　?。?）內(nèi)嵌增強(qiáng)型8051處理器，兼容8051指令系統(tǒng)；一個指令周期僅需四個時鐘周期，可提供標(biāo)準(zhǔn)8051三倍以上的處理能力；雙數(shù)據(jù)指針，方便數(shù)據(jù)塊搬移；使用片內(nèi)RAM作為數(shù)據(jù)/程序存儲器，非復(fù)用數(shù)據(jù)/地址總線，使程序執(zhí)行速度更快，并且其同外部器件的連接更加簡單。
　?。?）休眠模式可以降低系統(tǒng)功耗，延長器件的使用壽命。
　　AN2131Q的功能框圖如圖1所示。
　　
　　USB收發(fā)器和PC機(jī)的接口只有四根導(dǎo)線：+5V、GND、D+、D-。數(shù)據(jù)以12Mb/s的全速信號或者以1.5Mb/s的低速信號在D+和D信號線上差分傳輸。收發(fā)器固化在芯片上，不需要外部電路，最多只需要用來選擇全速或者低速的上拉電阻。
　　串行接口引擎（SIE）通過包排序、信號產(chǎn)生及檢測、CRC產(chǎn)生及校驗、NRZI數(shù)據(jù)編碼、位填充以及包標(biāo)識產(chǎn)生及解碼等功能塊處理USB通信協(xié)議，并保證傳送到USB電纜上的數(shù)據(jù)字節(jié)以LSB開頭。
　　AN2131Q采用通用的8051微控制器及片上RAM，其編程語言為51系列單片機(jī)的通用語言，使用方便。
　　2 TMS320C54XX DSP和AN2131Q接口芯片的硬件連接
　　TMS320C54xx DSP芯片選用TI公司的TMS320VC5409，Tms320VC5409是定點DSP芯片，它使用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，8級流水線操作，最高速度可以達(dá)到166MIPS。
　　在AN2131Q芯片和TMS320C54xx DSP芯片之間采用FIFO（First In First Out SRAM）芯片連接，可以使USB接口芯片和DSP之間的最大數(shù)據(jù)交換速度超過USB總線的速度，使之不成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，從而使DSP和主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸速度只受USB協(xié)議限制。
　　由于AN2131Q芯片內(nèi)嵌8位8051處理器，所以使用兩片8位FIFO芯片實現(xiàn)USB接口和DSP之間的雙向通信。FIFO選用具有1K×9bit內(nèi)存的IDT72V02。從AN2131Q或者DSP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)首先保存在FIFO中，然后再由DSP或者AN2131Q讀走，從而使得數(shù)據(jù)的傳輸不會出現(xiàn)堵塞情況，其硬件連接框圖如圖2所示。