【摘要】： USB接口是一種總線(xiàn)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(duì)本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題,提出并設(shè)計(jì)USB2.0數(shù)據(jù)傳輸接口,克服測(cè)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(wèn)題: (1)分析了本實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)接口的特點(diǎn),綜合比較各種系統(tǒng)總線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn),并且介紹了USB總線(xiàn)技術(shù)的相關(guān)協(xié)議和特性; (2)基于課題的研究?jī)?nèi)容和目的,選用USB2.0芯片Cy7c68013實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)測(cè)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(chǔ)測(cè)試儀器的USB2.0接口電路、電源管理電路、程序存儲(chǔ)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(xiě)了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),性能穩(wěn)定,適用于多種操作系統(tǒng),滿(mǎn)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(xiě)了速度測(cè)試程序; (4)設(shè)計(jì)了USB接口測(cè)試方案,并針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率及其影響因素進(jìn)行了測(cè)試和分析,對(duì)使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)做了相關(guān)的說(shuō)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(mǎn)足存儲(chǔ)測(cè)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(cè)壓器、石油井下測(cè)試儀和沖擊波測(cè)試儀等多種測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TP334.7
【圖文】：

2 USB 總線(xiàn)技術(shù)的系統(tǒng)介紹 數(shù)據(jù)信號(hào)與電纜B電纜的電氣特性和差分信號(hào)B采用四線(xiàn)電纜，由電源線(xiàn)(VBUS)、地線(xiàn)(GND)和兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)(D+和 所示。數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸差模信號(hào)，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(xiàn)，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(duì)電纜長(zhǎng)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(guò)選擇合適的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)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(hào)是由半雙工形式實(shí)現(xiàn)的，收發(fā)一次只有一個(gè)方向。總線(xiàn)不傳輸時(shí)B 能夠檢測(cè)到總線(xiàn)上是否由設(shè)備連接或刪除，關(guān)鍵在于兩個(gè)差分信號(hào)備的速度識(shí)別模式四線(xiàn)電纜中傳輸信號(hào)的是D+和D－這一對(duì)差模信號(hào)線(xiàn)，該線(xiàn)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(hào)線(xiàn)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(hào)線(xiàn)上的電平都恒為 0。另一D+或D－信號(hào)線(xiàn)的其中一根線(xiàn)上連接有上拉電阻，即R2，其阻值為拉電阻連接在D+信號(hào)線(xiàn)上，低速設(shè)備上拉電阻連接在D－信號(hào)線(xiàn)上在信號(hào)線(xiàn)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(xiàn)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(chǔ)器。除此之外，8051 還有特殊功能寄存器，通過(guò)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(guò) USB 總線(xiàn)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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2 馬佰振;原曉潔;范錦彪;;基于CPLD的4通道存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)試;2011年08期

3 裴峰;吳健;魏海潮;王s

本文編號(hào)：2802296