基于ｕｓｂ接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

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1、基于ＵＳＢ接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)【摘要】數(shù)據(jù)傳輸是現(xiàn)代通信過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，不僅要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率要高，而且要求速度快、連接過程簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的通信技術(shù)是通過數(shù)據(jù)線和串口/并口將設(shè)備連接在一起，這樣就存在連接不方便、受限條件較多等因素；并且傳統(tǒng)的rs232串口通訊和并口通訊都存在傳輸速度低、接口的連接過于復(fù)雜等不足之處。而基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠較好的解決這些問題。本文所介紹的一種基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用了usb接口的高傳輸速率、安全性高、即插即用等優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了

2、計(jì)算機(jī)之間的高速安全的數(shù)據(jù)通訊，解決了傳統(tǒng)通信技術(shù)帶給我們的不便?！娟P(guān)鍵詞】usb接口數(shù)據(jù)傳輸arms3c44box芯片現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的各行業(yè)和日常生活都需要對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,存在速度慢、擴(kuò)展性差、安裝麻煩、易受各種環(huán)境的干擾,在許多場(chǎng)合尤其是便攜式應(yīng)用場(chǎng)合不方便等缺點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用的usb2.0接口技術(shù)具有安裝方便、帶寬高、成本低、可靠性高、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。目前usb2.0支持的最高傳輸速度可達(dá)到480mbps,基本能夠滿足日益復(fù)雜的高級(jí)外設(shè)與pc機(jī)之間的高性能連接需求,正逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸發(fā)

3、展的必然趨勢(shì)之一。鑒于此,本系統(tǒng)采用usb2.0技術(shù)運(yùn)用arm芯片進(jìn)行通信接口的設(shè)計(jì)。1數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體方案如下圖所示，該系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩部分組成。其中，發(fā)射系統(tǒng)由arm芯片控制射頻發(fā)射模塊和arm控制usb芯片兩部分組成。loCaLhOSt系統(tǒng)的工作過程為：主機(jī)將數(shù)據(jù)通過usb接口傳給arm，數(shù)據(jù)通過arm的spi口再傳給射頻發(fā)射模塊，最后由射頻發(fā)射模塊把數(shù)據(jù)發(fā)射出去。射頻接收端接收到符合的數(shù)據(jù)包后，通知arm讀取數(shù)據(jù)，arm將數(shù)據(jù)通過usb接口送給主機(jī)，這樣就完成了一個(gè)數(shù)據(jù)包從發(fā)射端到

4、接收端的傳輸。1.1usb接口芯片和主控制器芯片的選擇usb控制器有2類,一種是集成了usb接口的單片機(jī),如cypress公司生產(chǎn)的ez2usb(基于8051)系列芯片cy7c68013、cy7c64613等;另一種是單獨(dú)的usb控制器,如philips公司的pdiusbd12、isp1581,chip公司的2888,national公司的usbn9603、usbn9604等。第一種開發(fā)工具雖然編程簡(jiǎn)單,但需要購(gòu)置專門的開發(fā)系統(tǒng),投資較大,并且單片機(jī)性能有限；后種芯片的特點(diǎn)是價(jià)格低廉、連接方便、可靠性高,但其片上不帶cpu,必須選擇

5、微處理器來進(jìn)行協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)選擇了片上不帶cpu的性價(jià)比較高的usb2.0控制芯片isp1581,它完全符合usb2.0規(guī)范,傳輸率可達(dá)480mbps,采用isp1581可以快速開發(fā)出高性能的usb2.0設(shè)備,同時(shí)為了滿足速度要求,主控器芯片選擇了高性能、低功耗的arm芯片s3c44box。1.2arms3c44box的工作原理s3c44box微處理器是由samsungelectronicsco.,ltd為手持設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗、高度集成的基于arm7tdmi核的微處理器。s3c44box具有豐富的內(nèi)置部件，包括：8kbc

6、ache,內(nèi)部sram，lcd控制器，帶自動(dòng)握手的2通道uart，4通道dma，系統(tǒng)管理器（片選邏輯，fp/edo/sdram控制器），代用p功能的5通道定制器，i/o端口，rtc，8通道10位adc，ⅱc-bus接口，ⅱs-bus接口，同步sio接口和pll備頻器。s3c44box采用了一種新的總線結(jié)構(gòu)，即sambaⅱ（samsungarmcpu嵌入式微處理器總線結(jié)構(gòu)）和0.25um工藝的cmos標(biāo)準(zhǔn)宏7單元和存儲(chǔ)編譯器。它的低功耗精簡(jiǎn)和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用與對(duì)成本和功耗敏感的應(yīng)用。1.2.1s3c44box中斷概述arm7t

7、dmi具有外部中斷(irq)、快速中斷(fiq)和軟件中斷（soft7tdmi內(nèi)核的微處理器來說，中斷是作為一種異常來處理的。s3c44box的中斷控制器可以接收來自30個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求。這些中斷源來自dma、uart、sio等芯片內(nèi)部外圍或接口芯片的外部引腳。中斷控制器的任務(wù)是在片內(nèi)外圍和外部中斷源組成的多重中斷發(fā)生時(shí)，經(jīng)過優(yōu)先級(jí)判斷選擇其中的一個(gè)中斷，通過fiq（快速中斷請(qǐng)求）或irq（通用中斷請(qǐng)求）向arm7tdmi內(nèi)核發(fā)出fiq或irq中斷請(qǐng)求。實(shí)際上最初arm7tdmi內(nèi)核只有fiq和irq兩種中斷，其他的中斷都是各芯片

8、廠家在設(shè)計(jì)芯片時(shí)定義的，這些中斷根據(jù)中斷的優(yōu)先級(jí)高低來進(jìn)行處理。特別的是，為了解決一般的中斷模式在進(jìn)入所需的服務(wù)程序前需要很長(zhǎng)的中斷反應(yīng)時(shí)間的問題，s3c44box提供了一種新的中斷模式——矢量中斷模式。它具有cisc結(jié)構(gòu)微控制器的特