【正文】 ......................................................... 22 I2C 子程設(shè)計 ......................................................................... 23 ................................................................................................ 25 ............................................................................................. 26 SYNCDELAY。 ............................................................................................................. 27 SYNCDELAY。 ............................................................................................................. 27 SYNCDELAY。 ............................................................................................................. 27 USB設(shè)備描述符 ......................................................................................... 27 第五章 結(jié)論 ................................................................................................................ 30 第六章 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 31 致謝 .............................................................................................................................. 32 1 第一章：緒論 總線技術(shù)發(fā)展過程及現(xiàn)狀 作為計算機(jī)外設(shè)接口技術(shù)的重要變革， USB 在傳統(tǒng)計算機(jī)組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其設(shè)計思想 [1]。 USB具有終端用戶的易用性、廣泛的應(yīng)用性、帶寬的動態(tài)分配、優(yōu)越的容錯性能、較高的性能價格比等特點(diǎn) ，方便了外設(shè)的增添，適應(yīng)了現(xiàn)代計算機(jī)多媒體的功能拓展，己逐步成為計算機(jī)的主流接口。 USB 總線從誕生起便引發(fā)了一場產(chǎn)業(yè)革命。它以靈活、方便、應(yīng)用范圍廣、通信穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得 PC 的接口紛紛從串行口和并行口轉(zhuǎn)到USB總線上來。 20xx年 4月提出 [2]，它的傳輸速率達(dá)到了 480Mb/s，比它之前的 標(biāo)準(zhǔn)的 12Mb/s 快了 40 倍。速率瓶頸的突破使 USB 的應(yīng)用領(lǐng)域得到了很大的拓展，原來由于速率限制而不適合用 USB 的大容量硬盤、高品質(zhì)攝像頭、高分辨率掃描儀等設(shè)備都可以使用 口。 總線的優(yōu)勢 USB[3](Universal Serial Bus)通用串行總線由 Intel提出，它是一種快速的、雙向的、同步傳輸?shù)摹⒘畠r的并支持熱拔插的串行接口。 USB 技術(shù)的應(yīng)用是計算機(jī)接口技術(shù)的重大變革，同以上兩種接口總線相比， USB具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn) : 127個外設(shè)，簡單方便的擴(kuò)大了 PC 機(jī)接口能力。 PC 用戶來說， USB實(shí)現(xiàn)了真正的即插即用和熱插拔，當(dāng)用戶需要將外設(shè)連接到 PC 機(jī)上進(jìn)行功能擴(kuò)展時，只需要將外設(shè)的連線插入 PC 機(jī)的 USB接口上就可以了，其余由操作系統(tǒng)來完成。 ，如 容 。 ，是非營利性的規(guī)范，得到了廣泛的工業(yè)支持。 ， USB 都很穩(wěn)定。 USB 驅(qū)動程序、接收器以及電纜的硬件規(guī)范，都會盡量減少噪聲干擾產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)。 隨著 ， USB越來越流行，它己經(jīng)成為一個標(biāo)準(zhǔn)接口。目前市場上出售的所有 PC 機(jī)都支持 USB，而且很多外設(shè)只推出了 USB 版本 ，如移動硬盤等?？梢灶A(yù)見， USB 的應(yīng)用肯定會越來越廣泛，其傳輸速率也會越來越高。 圖像采集系統(tǒng)的概述 隨著數(shù)碼產(chǎn)品的不斷普及，攝像頭的應(yīng)用范圍在不斷的擴(kuò)大，攝像頭中的核 心部件 圖像傳感器的用量也在日益增長，由于 CCD圖像傳感器成本等因素的限制，近幾年 CMOS 圖像傳感器的用量急劇上升，特別在手機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)的 2 應(yīng)用。與 CCD相比， CMOS器件則是一種可大規(guī)模生產(chǎn)的集成電路，具有成品率高、價格低等特點(diǎn)。相對于 CCD而言， CMOS器件技術(shù)有一些明顯的特點(diǎn) [4]：其一，集成度高；其二，價格低廉， CMOS器 件結(jié)構(gòu)簡單，從而成品率高，制造成本低。因此，大量的攝像頭生產(chǎn)商都選用了 CMOS 圖像傳感器作為其攝像頭的傳感器。 隨著 CMOS 攝像頭的圖像象素增加，對傳輸攝像頭數(shù)字圖像的通道速度要求越來越高。對百萬象素以上的攝像頭，就要求幾十兆的傳輸速度。因此，研究高速的數(shù)字圖像傳輸接口對 CMOS 數(shù)字圖像攝像頭的生產(chǎn)和應(yīng)用有著很重要的意義。 論文主要研究內(nèi)容和主要工作 本論文主要研究了 USB總線技術(shù)，包括 USB形成的背景、 USB接口的優(yōu)點(diǎn)、USB 層次結(jié)構(gòu)、 USB 的通信協(xié)議、 USB 的數(shù)據(jù)傳輸方式等 等。在充分研究了 協(xié)議的基礎(chǔ)上，總結(jié)出基于 的應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成框架。并以此為依據(jù)，提出了一種 。整個系統(tǒng)在功能上分為采集、傳輸和顯示三個部分。利用嵌入式 CPU采集 CMOS圖像傳感器芯片輸出的數(shù)字圖像信號，然后把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街饔嬎銠C(jī) (PC 機(jī) )，最后 PC 機(jī)將重建圖像在屏幕上顯示出來。 3 第二章 ：系統(tǒng)框架 規(guī)范概述 的特性 (1)USB的即插即用。 USB實(shí)現(xiàn)了自動配置，它不需 要用戶手工配置 I/O 地址和中斷請求 (IRQ)。當(dāng) USB設(shè)備連接到計算機(jī)上時，操作系統(tǒng)會自動檢測該設(shè)備，并加載適合的驅(qū)動程序。 (2)支持熱插拔。用戶可以把 USB設(shè)備連接到一臺正在運(yùn)行的計算機(jī)上。 (3)最大支持 127個物理設(shè)備 (包括根集線器 )的連接。用 USB連接的外圍設(shè)備數(shù)目最多達(dá) 127個，共 7層。在這 7層中，除根集線器外，最多支持 5個集線器的級連，即一個 USB設(shè)備最多可以經(jīng)過 5個集線器連接至主機(jī)。 (4)靈活供電， USB電纜具有傳送電源的功能，支持節(jié)約能源模式，耗電低，能夠采用總線供電。 USB總 線提供最大為 5V， 500mA電流，對于功耗較小的設(shè)備來說這是非常有效的。另外， USB支持低功耗模式，如果連續(xù) 3ms沒有總線活動， USB就會自動進(jìn)入掛起狀態(tài)，以節(jié)省電能消耗。 (5)支持主機(jī)和外圍設(shè)備之間多個數(shù)據(jù)和信息流的傳輸。 UBS支持三種類型的傳輸速率 :、 12Mb/s的全速傳輸和 480Mb/s的高速傳輸 。USB共有 4種傳輸方式 :控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、批量傳輸，以適應(yīng)不同設(shè)備的需要。 (6)USB規(guī)范具有良好的向下兼容性，如 容 ，操作系統(tǒng)在檢測到全速 USB設(shè)備接入時，會自動按照 12Mb/s的速率進(jìn)行傳輸，而其他高速 USB設(shè)備，并不會因?yàn)槿僭O(shè)備的連接而減慢它們的傳輸速率。 [5] USB支持三種類型的傳輸速率 :、 12Mb/s的全速傳輸和480Mb/s的高速傳輸 。4 種傳輸類型 :控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸，這使其能適合多種外設(shè)的需要。表 2l[5]按照數(shù)據(jù)傳輸速率對 USB設(shè)備進(jìn)行了分類，可以看出 480Mb/s可以包括高速、全速、低速的情況。 4 性 能 應(yīng) 用 特 性低 速交 互 設(shè) 備1 0 ~ 1 0 0 K b / s鍵 盤 、 鼠 標(biāo) 、 輸 入 筆 、游 戲 外 設(shè)成 本 低 、 簡 單 實(shí) 用 、 熱 插拔 、 多 外 設(shè)全 速電 話 音 頻 視 頻壓 縮 的 視 頻 信 號5 0 0 K b / s ~ 1 0 M b / s音 頻 、 麥 克 風(fēng)成 本 低 、 簡 單 實(shí) 用 、 熱 插拔 、 多 外 設(shè) 、 保 證 帶 寬 和 延時高 速視 頻 、 存 儲 設(shè) 備2 5 ~ 4 0 0 m b / s視 頻 會 議 、 硬 盤 驅(qū) 動 器成 本 低 、 簡 單 實(shí) 用 、 熱 插拔 、 多 外 設(shè) 、 保 證 帶 寬 和 延時 、 高 帶 寬 表 21 USB應(yīng)用范圍分類 USB 系統(tǒng)構(gòu)成 USB系統(tǒng)可以從三個方面進(jìn)行描述 :三個邏輯層 :USB互連、 USB主機(jī)和 USB設(shè)備。 USB系統(tǒng)分為三個邏輯層 [6]：功能層、 USB設(shè)備層和 USB總線接 口層，且每一層都由主機(jī)和 UBS設(shè)備的不同功能模塊組成 [9]，如圖 21所示。 5 主機(jī) 互連 物理設(shè)備 客戶軟件 功能層 USB 設(shè)備層 USB 總線接口層 實(shí)際通信流 邏輯通信流 圖 21 USB系統(tǒng)的分層 USB 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB總線的物理連接是一種分層的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) [9]，如圖 22所示。集線器(hub)是每個星型結(jié)構(gòu)的中心。由于集線器和電纜的傳播時間有定時的限制，允許的最大層數(shù)是 7層 (包括根層 )。通過這種層次星型的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， USB系統(tǒng)最多可以支持 127個 USB設(shè)備 (包括根集線器 )的連接。在這 7層中，主機(jī)和任客戶軟件 USB 系統(tǒng)軟件 USB 邏輯設(shè)備 功能設(shè)備 USB 主線接口 USB 主機(jī)控制器 6 何設(shè)備之間的通信通路最多可支持 5個非根集線器。一個復(fù)合設(shè)備占用兩層，因此它不能被連接到第 7層。第 7層只允許連接功能設(shè)備。如果采用 5m長的 USB電纜，則最大的傳輸距離為 30m，可見 USB現(xiàn)在還不適合長距離的數(shù)據(jù)傳輸。 H o s tH u b 1H u b 1H u b 1 H u b 1F u n cF u n cF u n c F u n cR o o H u bH o s t ( T i e r 1 )T i e r 2T i e r 3T i e r 4 圖 22 USB總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB 主機(jī) 在 USB系統(tǒng)中 USB主機(jī)是總線