USB接口技术以其即插即用、热插拔、接口体积小巧、节省系统资源、传输可靠、提供电源、良好的兼容性、共享式通信和低成本等优点，成为外围设备与计算机进行连接的新型接口，同时也被广泛应用于现代工业数据采集。Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片中的CY7C68013就是一款性能较高的USB2.0微控制器，该数据采集卡就是以该芯片作为核心设计的。
1 USB型数据采集卡简介
该数据采集卡应用在电机参数测试虚拟仪器中，用来对电机的相关数据进行采集和分析，该数据采集卡基于USB总线，由A/D转换器、存储器、CY7C68O13芯片与工业控制计算机USB总线的接口等组成，模拟信号经过放大器放大，送到A/D转换器的输入端，在CY7C68013芯片的控制下由AD5220完成A/D转换，并把数据存放在存储器中，然后由工业控制计算机总线USB接口将数据调入计算机中进行处理，用户通过客户端软件即可对数据采集卡进行固件下载，获取管道信息，采集数据，进行存储等操作(而之所以要进行固件下载，是因为其没有ROM，每次上电都必须重新下载一个HEX文件，该固件的作用是辅助或者说控制硬件来完成预期的功能)。其中，CY7C68013接口芯片是Cypress公司EZ-USB FX2系列芯片中的一款，它是第1个集成了USB2.0协议的微处理器，它支持12 Mb/s的全速传输和480 Mb/s的高速传输，可使用4种USB传输方式:控制传输、中断传输、块传输和同步传输，完全适用于USB2.0，并向下兼容USB1.1。该芯片有以下的特点:
1)集成了一块增强型的8051内核.它比标准型的8051速度更快，功能更强，且指令集和标准8051完全兼容。
2)集成有一个串行接口引擎以及一个USB2.0收发器。由于USB2.0收发器和串行接口引擎完成了USB协议的封包、解包等功能，屏蔽了底层信号的电器特性。
3)支持软配置。采用再次枚举技术，固件程序可以保存在主机上，每次上电后通过USB接口将固件下载到芯片RAM 中，具有很大的灵活性。
4)通用可编程接口(GPIF)。GPIF提供可编程控制的接口时序，使得无需附加逻辑就能实现与外围芯片的连接。
5)4个可编程端口(Endpoint)。CY7C68013共有7个输入输出端口:EP0，EP1OUT，EP1IN，EP2，EP4，EP6，EP8.其中EP2，EP4，EP6，EP8分别可以被配置为批量/中断/同步传输模式，传输方向均可配置为出/入。
6)可编程缓冲区(Buffer)深度。端口EP2，EP6的缓冲区大小可编程为512字节或1024字节，深度可编程为2/3/4倍大小;端口EP4，EP8的缓冲区固定为512字节，深度为2倍。采用不同的配置方式，实现特定带宽，速率要求的数据传输。
2 固件编程
固件是在USB接口芯片加电后，由其他设备加载到CY7C68013中并在其中运行完成接口数据传送功能的一段程序.其作用是辅助或者说控制硬件来完成预期的设备功能.固件的主要功能包括:初始化工作;辅助硬件完成设备的重新列举(ReNumeration)过程，对主机的设备响应做出适当的响应;对中断的处理;数据的接受与发送;对外围电路的控制。
在该系统中，CY7C68013芯片的固件程序控制整个硬件系统的运行，并负责处理PC主机发来的各种USB请求，以完成它们之间的数据传输。该固件的编程，是根据Cypress公司提供的固件编程框架(如图1所示)来完成的。开发所使用的编程语言则是Keil公司的C51编译器，集成开发环境为uVision2。所使用的传输方式为高速块IN传输。
这个程序框架按照结构化的程序设计方法，将整个程序分为几个不同的功能模块，分别是初始化，重新列举和响应设备请求。
初始化:主程序一开始首先进行一些全局变量的初始化工作，之后调用TD-Init()函数.用户在该函数中添加自己的初始化代码以配置I/O端口.初始化工作还包括开中断，清除所有等待的USB中断请求等。
重新列举:初始化之后，固件程序将会检测是否收到设置数据(GOTSUD标志位是否为真);如果没有，程序会以1 s为间隔，软件模拟设备的断开和连接，直到收到设置数据为止。
最后就是响应设备请求。
在该固件的程序设计中，共包含9个程序文件:testregs.h，testregs.inc，testheader.h，testdly.h，dscrptr.a51，delayms.a51，jumptable.a51，main.c和function.c。其中，头文件testregs.h，testregs.inc对EZ-USB FX2中的各种功能寄存器进行了定义;testheader.h定义了通用的FX2常量、数据类型和宏;testdly.h定义了FX2中某些寄存器所需的同步延时宏;dscrptr.a51定义了系统所使用的各种USB描述符;delayms.a51中包含了延时1 ms子程序和芯片挂起处理子程序;jumptable.a51文件定义了FX2中的中断跳转表;main.c是固件运行的主程序文件，负责处理各种USB设备请求;function.c中包含各种功能函数的定义，如TD-Init和TD-Poll。
在main.c文件的基础上，还定义了3个中断服务子程序，其中2个中断将数据读取到块端点IN6的缓冲区，并配置端点IN2以供主机访问。function.c中的TD-Init函数负责对CY7C68013进行初始化，它在固件运行的开始时调用，首先设置CPU时钟为48 MHz，然后配置EZ-USB FX2的各个端点，最后是能下载FX2的双自动指针特性和远程唤醒功能。TD-Poll函数则负责完成USB块传输，在该程序中，使用了3个块端点:IN6，OUT2和OUT7。其中，IN6负责读取AD5220模数转换的结果，并将其送到主机;OUT2负责清空缓冲器并启动定时器;OUT7负责停止定时器。
