CY7C68013芯片的USB接口固件设计

1、精品文档CY7C68013 芯片的 USB 接口固件设计来源：单片机及嵌入式系统应用作者：北京交通大学李强伍坚姚冬苹USB 接口 (UniversalSerialBus) 是一种通用的高速串行接口。它最主要的特点是高速传输特性，可以很好地解决海量数据在嵌入式系统与PC 机之间的互传问题；同时USB 接口还具有热插拔、速度快(具有 3 种数据传输模式，即低速、全速、高速；最快可达480 Mbps) 和扩展性好 (最多可以连接 127 个 USB 设备 )等特点， 从而使得 USB 接口得到了广泛的应用。1 USB 芯片 CY7C68013介绍CY7C68013 属于 Cypress 公司的 FX

2、2 系列产品，是 Cypress 公司生产的第一款 USB2 0芯片。CYTC68013是一个带增强型MCS51 内核和 USB 接口的单片机，完全遵从USB2 O协议， 可提供高达480 Mbps 的传输率； 内部集成PLL( 锁相环 )，最高可使5l 内核工作在48MHz ；对外提供两个串口，可以方便地与外部通信；片内拥有8 KB 的 RAM ，可完全满足系统每次传输数据的需要，无需再外接RAM 。由于芯片内部没有ROM ，一旦 USB 设备断开与 PC 的连接，程序代码将无法保存，需要每次在PC 机接入 USB 设备后，重新下载。另外， CY7C68013支持一种 “E2PROM引导方式

3、 ”，即先将固件下载到片外E2PROM中，当每次 USB 设备通电后，FX2 自动将片外E2PROM中的程序读入芯片中。CY7C68013 与外设有主从两种接口方式：可编程接口GPIF 和 Slave FIFO 。可编程接口 GPIF 是主机方式，可以通过软件编写读写控制时序，灵活方便，几乎可以与所有816 位接口的控制器、存储器和总线实现无缝连接。SlaveFTFO 是从机方式，外部控制器可以像对待普通 FIFO 一样对芯片内的多个缓冲区进行读写；S1ave FIFO 方式也可以灵活配置，以适应不同的需要。2 硬件设计思想USB 数据传输流程如图l 所示。.精品文档工作流程可分为两个部分：芯

4、片初始化部分和数据传输部分。2.1 芯片初始化部分本部分是适用于任何USB 传输过程中的芯片初始化部分。当USB 接口接入PC 后，首先进行 PC 的设备搜索，从USB 端获得设备的VID PID ，以及 USB 芯片的工作方式；然后 PC 机通过得到的 VID PID 获取设备的驱动， 保证设备的工作。 与此同时， USB 芯片上电开始，MCU 开始从 E2PROM 中获取 MCU 的工作状态、 采用的工作模式、 数据传输方式、所用到传输方式端点的大小以及传输方向，并对接口器件进行相应芯片寄存器的初始化。实现内容因具体芯片而异，因此确定接口器件后再说明寄存器初始化的方法。2 2 数据传输部分

5、不同器件相接实现方式不同，在此以 CY7C68013 与 DSP6416 HPI 接口数据传输实现为例，介绍数据传输流程。首先，简单地介绍一下DSP6116 HPI 接口。 HPI 是一个并行端口，通过HPI 可以直接访问 DSP 的存储空间，也可以通过DMA EDMA 控制器实现对DSP 存储空间的访问。HPI 口可以提供16 32 位的数据接口， 通过主机或者CPU 访问 HPI 控制寄存器 (HPIC) 来确定 HPI 接口的数据带宽。确定了 DSPHPI 作为 USB 的接口器件，DSPHPI 接口的初始化如下：对于DSP ，为了满足数据的正常传输，需要对HPIC 寄存器进行设置，即设

6、置字长，初始化时假设DSP 向主机发送中断和Ready 信号。因为没有用到HPT 的地址线， 因此不需要设置HPIA 寄存器。此时 DSP 已经做好了接收或发送数据的准备。为了满足与HPI 接口读写时序的无缝连接，此处采用了GPIF 传输模式。流程如下：当数据 PC 端发送时， USB 收发机将收到的信号发送给CY7C68013 ，USB 芯片接收到.精品文档数据后先存放在端点寄存器里，等到数据放满数据缓存区时，USB 芯片启动GPIF ，将数据送入 DSP 。当 DSP 接收到数据后会对HPIC 控制器进行设置，发送给USB 中断信号，提示收到数据包，即完成1 次 PCDSP传输。当数据从D

7、SP 端发送时， HPIC 寄存器发送中断至USB 芯片， USB 芯片做好接收数据的准备；然后HPI 将数据送入USB 芯片，等数据缓存区放满l024 字节后，将数据通过USB 发送至 PC 机接收端。3 硬件电路的设计与实现如前所述，接口电路方面USB 为了满足HPI 接口的读写时序采用GPIF 方式。3.1 CY7C68013与 HPI 接口电路CY7C68013与 HPT 接口电路原理图如图2 所示。这里需要说明的有如下几点： HHWIL 主要用来区分第1 个第 2 个 Halfword的传输，且仅在半宁传输时出现。由于主机没有数据线和地址线复用的情况，因此在这里将HAS 置高电平。H

8、DSl 、 HDS2 作为数据选通信号，主要用于主机寻址HPI 周期内控制数据传输，在本次工作中没有用到， 而为了调试方便， 保留了 HDSl 和 HDS2 ，通过高低电平控制它们的变化。由于 HDSl 、 HDS2 和 HCS 在片内是组合为一个低有效的HSTROBE信号，其组成关系如下：.精品文档HSTROBE=NOT(HDSlXORHDS2)ORHCS 所以 HDSl 置低电平， HDS2 置高电平，利用 HCS 的信号变化控制HPI 读写初始化。 HCNTL1 ：O 主要用来控制当前访问的是 HPI 的哪个寄存器。 在 HP1 初始化时完成 H PIC 寄存器的控制信息。 HPID 寄

9、存器主要实现数据传输时数据的读取写入。此处没有用到 HPI 的地址操作，因此 HPIA 作为地址寄存器不需要送入控制信息。 HD15 ： O 对应于 PB7 ： o、PD7 ： 0接口，由于为半字传输方式，因此在这里需要将 HD5 置低电平，以满足芯片复位时HD5 为低电平。3.2 固件调试部分固件程序流程图如图3 所示。(1) 初始化部分该部分用来确定整个过程采用的方式，确定端点的传输方式、方向和缓存区的大小，设置 HPI 接口的 HPIC 寄存器以及设备的枚举。 本设计采用的是 GPIF 传输方式， 端点选择的是批量传输。 采用的端点是 EP2 和 EP6 。EP2 传输方向为 OUT ，

10、缓存区大小为 1024 字节；EP6 传输方向为 IN ，缓存区大小为 l024 字节； 通过对 HPIC 的操作确定 HPI 的工作方式以及 HPID 的数据传输方式。编写 GPIF 数据中断函数和 USB 设备描述符。(2)GPIF 波形部分GPIF 波形采用Cypress 公司提供的GPIFDesigner来实现。 GPIFDesigner通过简单.精品文档形象的界面解决了复杂程序表示的 GPIF 时序设计问题。与 DSP HPI 接口相符合的读、写时序如图 4 和图 5 所示。(3) 中断产生时 GPIF 数据传输在程序中实现每当缓存区数据达到l024 字节或为最后一包数据时，自动进行数据传输。下面