基于CY7C68013A的USB通信程序開發(fā)設(shè)計(jì)

摘要：USB總線(Universal Setial Bus通用串行總線)是用來連接外圍設(shè)備與計(jì)算機(jī)的新式接口，文中給出了利用CY7C68013芯片上所集成的I2C控制器來控制USB設(shè)備上數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。該方法同時(shí)利用NI公司的LabVIEW來對上位機(jī)進(jìn)行編程，而對USB設(shè)備則采用控制傳輸方式，這樣同時(shí)保證了傳輸速度和數(shù)據(jù)的正確性。
關(guān)鍵詞：USB通用串行總線；CY7C68013A；Inter-Integrated Circuil；LabVIEW

0 引言
    CY7C68013中集成有增強(qiáng)的8051微控制器及I2C兼容控制器，其傳輸速率可達(dá)100 kHz或400kHz。LabVIEW是一種以圖形化語言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)虛擬儀器的軟件，LabVIEW采用圖形模式的結(jié)構(gòu)框圖來構(gòu)建程序代碼，LabVIEW程序由數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行順序。LabVIEW功能強(qiáng)大，它帶有可擴(kuò)展函數(shù)庫和子程序庫的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它的VISA(Virtual InstrumentSoftware Architecture)是一個(gè)用來與各種儀器總線進(jìn)行通訊的高級應(yīng)用編程接口(API)，且不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。
    I2C (Inter-Integrated Circuit)總線是由飛利浦公司開發(fā)的兩線式串行總線，主要用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是簡單和有效。
    一般情況下，一個(gè)完整的USB通信系統(tǒng)的軟件通常需要上位機(jī)程序、驅(qū)動(dòng)程序和固件程序三個(gè)部分。

1 上位機(jī)程序開發(fā)
    采用NI公司的LabvIEW實(shí)現(xiàn)上位機(jī)程序開發(fā)，開發(fā)時(shí)可采用控制傳輸方式。控制傳輸中使用函數(shù)“VISA打開”來打開指定的USB設(shè)備，而“VISA USB控制輸出”函數(shù)則用來完成定義請求0xBl，它可將“寫入緩沖區(qū)”中的數(shù)據(jù)寫入FPGA寄存器。使用函數(shù)“VISA USB控制輸入”來完成自定義請求0xB2，并將FPGA寄存器中的數(shù)據(jù)讀回到“讀取緩沖區(qū)”中。其程序框圖如圖1所示。

    波形設(shè)置上位機(jī)程序時(shí)，可利用子VI產(chǎn)生彈出窗口的功能來實(shí)現(xiàn)程序通道的設(shè)置，而通過事件結(jié)構(gòu)、case結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)則可實(shí)現(xiàn)任意波形產(chǎn)生的子VI；通過case結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)六種基本波形設(shè)置的子VI設(shè)計(jì)。

2 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)
    設(shè)計(jì)時(shí)可采用NI公司的VISA來開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)進(jìn)行USB通信時(shí)，VISA提供兩類函數(shù)供LabVIEW調(diào)用，即USB INSTR設(shè)備與USB RAW設(shè)備。  USB INSTR設(shè)備是符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備，使用USB INSTR類函數(shù)控制時(shí)，其通信無需配置NI-VISA；而USB RAW設(shè)備則是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設(shè)備，通信時(shí)都要配置NI-VISA。配置NI-VISA的詳細(xì)步驟和過程可參考NI官方網(wǎng)站上免費(fèi)提供的文檔《使用NI-VISA控制USB設(shè)備》。

3 固件程序開發(fā)
    構(gòu)成建構(gòu)所需要修改的文件大約有五個(gè)。其中Fw.c為USB固件程序的主文件，為了實(shí)現(xiàn)控制傳輸，需要修改該文件：其一是要聲明用來響應(yīng)自定義設(shè)備請求的兩個(gè)函數(shù)，其二是設(shè)置自定義設(shè)備請求的響應(yīng)部分。
    Periph．c首先要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)，并應(yīng)設(shè)置與EPOBUF有關(guān)的寄存器、CPU的時(shí)鐘頻率以及與I2C相關(guān)的寄存器：其次還要定義用來響應(yīng)自定義設(shè)備請求的函數(shù)。
    Fx2．h頭文件中要定義自定義請求。
    Dscr．a(chǎn)51中則需要設(shè)置的是設(shè)備描述符和配置描述符，還有接口描述符。而控制傳輸需要的O端點(diǎn)不需要設(shè)置。
    Syncdly．h中要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)的寄存器。
    本文所介紹的實(shí)例中要用到的I2C總線的讀寫函數(shù)如下：
    首先是：EZUSB_WriteI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中addr用于指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長度；*dat為發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始地址：該函數(shù)可用于向EZ-USB I2C接口寫一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有提供的數(shù)據(jù)被發(fā)送之前，該函數(shù)立即返回。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則發(fā)回FALSE，且數(shù)據(jù)不被發(fā)送。如果端口不忙，數(shù)據(jù)則進(jìn)入隊(duì)列，并返回TRUE。
    第二個(gè)函數(shù)是EZUSB_ReadI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中的addr指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長度；*dat為接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)起始地址；該函數(shù)用于從EZ-USB I2C接口讀一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有被請求的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)之前，該函數(shù)立即返回。用戶需要不斷的詢問I2C的狀態(tài)，以確定數(shù)據(jù)何時(shí)有效。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則調(diào)用該函數(shù)時(shí)返回FALSE，數(shù)據(jù)也不被讀出，當(dāng)I2C端口不忙時(shí)，則讀取數(shù)據(jù)隊(duì)列并返回TRUE。
    下面給出自定義請求的響應(yīng)程序代碼：
   

4 結(jié)束語
    主要介紹了基于EZ-USBFX2通信的組成部分和設(shè)計(jì)過程，本設(shè)計(jì)用NI的LabVIEW作為測試系統(tǒng)信號源的設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸部分，并通過UCY7C-68013芯片程序較好地達(dá)到了配置信號源的目的。該通信過程現(xiàn)已通過了NI公司的VISAInteractive Control的軟件測試。事實(shí)上，該USB芯片除了配置作用外，還可以利用其他資源方便地實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到充分利用資源的目的。