USB控制器芯片及其在圖像采集中的應用,計算機外設的豐富及消費電子設備與計算機連接的實現(xiàn)，擴展了PC的應用空間，同時外設的日益豐富也給用戶造計算機外設的豐富及消費電子設備與計算機連接的實現(xiàn)，擴展了PC的應用空間，同時外設的日益豐富也給用戶造成了連接上的困難。USB技術的提出是基于采用通用連接技術實現(xiàn)外設的簡單連接，以達到方便用戶、降低成本、擴展PC機外設的目的。USB外設需通過USB控制器芯片與PC接口，CYPRESS2131 就是這樣一種將PC和外設進行溝通的控制器芯片。

　　CYPRESS2131是由CYPRESS公司開發(fā)的，既符合USB規(guī)范，又具有USB器件的某些結構特征。CYPRESS2131具有增強型8051微控制器內(nèi)核，其高性能和低價格的組合使它成為PC圖像外設、數(shù)字音頻、PC電話機及存儲設備的理想解決方案。

　　一、USB規(guī)范簡介

　　USB 是一種支持在USB主機和USB設備之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。主機作為總線的主叫方，采用兩種信令模式：全速模式12Mb/s和低速模式 1.5Mb/s。USB使用四種數(shù)據(jù)傳輸方式：控制傳輸（control）、中斷傳輸（interrupt）、批量傳輸（bulk）及等時傳輸（isochronous）。其中控制模式主要用于控制指令傳輸及USB規(guī)范的實現(xiàn)，等時傳輸主要用于音頻及視頻傳輸。USB通過兩次總線列舉（Enumeration and Renumertion）來實現(xiàn)設備識別以及驅(qū)動程序析加載。其具體過程為：USB設備連到主機后，主機依據(jù)USB規(guī)范在特定地址通過端口0 （endpoint 0）與外設通信，并將外設視為默認設備。外設與主機通信將其6設備標識（DID、PID、VID）發(fā)給主機進行第二次總線列舉。主機根據(jù)設備標識，加載相應設備驅(qū)動程序，重新分配地址，并將控制權轉交給外設固件（firmware），通過固件與設備驅(qū)動程序及主機應用程序的交互通信，來實現(xiàn)外設的功能。

　　二、USB控制器芯片

　　1.CYPRESS2131簡介

　　CYPRESS2131芯片是一種高度集成的USB芯片，具有3個顯著特片：

　　（1）提供一種軟件（SOFT，RAM BASED）解決方案，可實現(xiàn)外設固件的不斷更新與升級；

　　（2）完全符合USB規(guī)范，提供足夠的端點數(shù)目、緩沖區(qū)大小以及足夠的速度；

　　（3）其內(nèi)核可自動實現(xiàn)對USB規(guī)范的響應，最大限度地壓縮了代碼長度。

　　另外，CYPRESS2131還支持存儲器擴展，具有低功耗、低噪聲、有效的高級語言支持和增強的指令集等特性。CYPRESS2131芯片為80針PQFP封裝

　　2.CYPRESS2131的組成 CYPRESS2131功能框圖。

　　（1）收發(fā)器

　　USB電纜只包含4根電線：Vbus、D+、D-和GND。數(shù)據(jù)以12Mb/s的全速信號或1.5Mb/s的低速信號在D+和D-信號線上差分傳輸。收發(fā)器建在芯片上，不需要外部電路（在D+或D-上用來選擇全速或低速的上拉電阻的情況除外）。

　　（2）串行接口引擎(SIE)

　　SIE通過包排序、信號產(chǎn)生/檢測、CRC產(chǎn)生/校驗、NRZI數(shù)據(jù)編碼、位填充和包標識產(chǎn)生/解碼來處理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。

　　（3）微控制及片上RAM

　　CYPRESS2131使用增強型8051，具有以下特點：

　　（1）使用3.3V電源；

　　（2）24MHz晶振，一個總線周期僅用4個時鐘周期；

　　（3）使用雙數(shù)據(jù)指針；

　　（4）增加了異步串口UART2和16位定時器T2；

　　（5）高速內(nèi)存接口及專用16位地址總線；

　　（6）增加了8個中斷（INT2～INT5、PFI、T2及UART2）；

　　（7）快速外部存儲存取模式（使用AutoPoint）；

　　（8）支持斷點功能。