基于TMS320F2812的USB2.0接口的设计与实现[图]-百合电子工作室

TMS320F2812数字信号处理器是TI公司推出的32位定点DSP控制器芯片，是目前控制领域最先进的处理器之一。其频率高达150MHz，大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力。然而，DSP与外界高速通信的实现还处于正在研发阶段，国内各DSP开发版制造商对此也多处于保密状态。鉴于将USB2.0协议应用于以DSP为核心的各类控制系统，可以大大提高DSP系统与外界的通信能力，从而拓宽DSP的应用范围。本文给出了DSP系统与计算机的USB2.0接口方案，从而完成了DSP系统与外界的高速数据传输。

1 接口设计方案
在信号处理系统上实现USB接口扩展的结构框图如图1所示。图中.控制系统将处理结果通过DSP芯片传输给USB控制器，接着由后者驱动USB接口以将数据传给外部器件；另一方面，USB控制器通过USB接口接收外部器件传来的信息，然后再把它们转发给信号处理系统。图1中的阴影部分表示的是DSP与USB的接口连接.是该文着重介绍的部分。

图1 信号处理系统的USB接口扩展框图

2 芯片介绍
    在以TMS320F2812 DSP为核心的嵌入式系统中，由于处理器的速度快(主频可达150 MHz)，处理的数据量大，使用USB1.1及其它内嵌微处理器的总线控制器已经不能满足数据吞吐率的要求。因此，本接口设计选用的是Cypress公司生产的不含微控制器的USB2.0总线接口控制芯片CY7C68001。
    CY7C68001可用来连接微处理器或DSP的DMA从装置，该芯片内部不含微处理器，但它集成有USB2.0收发器(物理层)、USB2.0串行接口引擎SIE(链路层、实现底层通信协议)、4 kB的FIFO和电压调节器、锁相环等，CY7C68001可以支持高速(480 Mb/s)或全速(12 Mb/s)传输，采用3.3 V操作电压和24 MHz外部振荡频率，可以选择8位或16位总线方式，具有同步与异步的FIFO接口。
    CY7C68001可以向用户提供足够的端口、缓冲区和传输速度，并可提供USB2.0协议要求的全部4种传输方式(控制传输、中断传输、批量传输和同步传输)，可以满足用户对各种类型数据传输的需求。其片上的串行接口处理器(SIE)能完成大部分USB协议操作.使用户可以摆脱复杂的协议细节，简化用户配置代码，加快程序开发过程。但是，由于采用的是不带MCU内核的USB接口芯片. USB的应用层协议应该由TMS320F2812编程实现.USB固件的加载必须靠DSP控制CY7C68001来完成。

3 TMS320F2812与CY7C68001的互连
    该设计将CY7C68001配置在TMS320F2812的Zone0空间，并采用CY7C68001的异步读写方式来完成二者之间的数据和命令交换。其接口原理电路如图2所示。

图2 TMS320F2812与CY7C68001的接口电路
    CY7C68001除了带有存储器接口外.还有一个中断信号/USBINT和4个状态信号(READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC)。中断信号/USBINT占用TMS320F2812的外部中断/XINT1，状态信号READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC则可配置在本系统的状态寄存器0(sysstat0) 中，并可由TMS320F2812查询。本接口设计由于采用了CPLD.因而增强了系统的灵活性和可扩充性。

3.1 对CY7C68001寄存器的写操作
    通过TMS320F2812对CY7C68001的寄存器进行写操作的上体过程如下：

将TMS320F2812对I/O空间访问的等待周期设为7；
通过检查系统状态寄存器0(sysstat0)位2(USBRDY)等待CY7C68001的Ready线变高；
寻址CY7C68001命令口(最低3位地址必须为100B)，将10xx，xxxxB写命令字写入命令寄存器(xx，xxxxB代表需寻址的寄存器的子地址)；
通过检查系统中的状态寄存器0(sysstat0)的位2(USBRDY)来等待CY7C68001的Ready线变高；
寻址CY7C68001命令口(最低3位地址必须为100B)，将0xxx，D7D6D5D4B数据的高4位命令字写入命令寄存器(D7D6D5D4B代表要写入的数据的高4位)；
通过检查系统中的状态寄存器0(sysstat0)的位2(USBRDY)来等待CY7C68001的Ready线变高；
寻址CY7C68001命令(最低3位地址必须为100B)，将0xxx，D3D2D1DOB数据低4位命令字写入命令寄存器(D3D2D1DOB代表要写入的数据的低4位)。

3.2 对CY7C68001寄存器的读操作
用TMS320F2812对CY7C68001的寄存器进行读操作的具体过程如下：

把TMS320F2812对I/O空间访问的等待周期设为7；
通过检查系统状态寄存器0(sysstat0)位2(USBRDY)等待CY7C68001的Ready线变高；
寻址CY7C68001命令口(最低3位地址必须为100B)，将11xx，xxxxB读命令字写入命令寄存器(xx，xxxxB代表需寻址的寄存器的子地址)；
等待CY7C68001申请TMS320F2812的外部中断/XINT1；
寻址CY7C68001命令口(最低3位地址必须为100B).并读CY7C68001命令口。