【正文】 ation）、中斷處理、數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送、外圍電路的控制。通過CY7C68013緩存數(shù)據(jù)并傳輸至主機(jī)等[17]。利用EZUSB FX2系列提供的固件結(jié)構(gòu)，可以簡化固件開發(fā)。用戶僅需提供其USB描述符，以及實現(xiàn)外圍功能的程序代碼，即可完成完全兼容的USB設(shè)備設(shè)置。固件程序框圖如圖8 所示。結(jié)束繼續(xù)采樣？啟動A/D轉(zhuǎn)換處理設(shè)備請求有設(shè)備請求？重新設(shè)備列舉系統(tǒng)初始化 N Y Y N 圖8 固件流程圖USB數(shù)據(jù)有四種傳輸類型: 控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸和塊傳輸[ 5 ] ?？刂苽鬏斢糜谥С衷诳蛻糗浖驮O(shè)備功能之間的關(guān)于配置、命令、狀態(tài)類型的通訊流。中斷傳輸適用于那些請求傳輸?shù)念l率不高,但是必須在指定時間內(nèi)完成的場合。 塊傳輸方式傳輸帶寬比同步方式小,一般用于傳輸大量數(shù)據(jù)且實時要求不高的設(shè)備,這種傳輸方式適于在W INDOWS操作系統(tǒng)下開發(fā),數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗和重傳。同步傳輸指發(fā)送方和接收方以恒定的傳輸速率傳輸數(shù)據(jù),常用于對傳輸實時性要求比較高的設(shè)備,速度最快,但其控制方式復(fù)雜,數(shù)據(jù)傳輸不進(jìn)行校驗和重傳,允許誤碼[ 6 ] 。本系統(tǒng)主要用于大量圖像數(shù)據(jù)傳輸,且CMOS圖像傳感器工作在翻轉(zhuǎn)快門模式下,采集的圖像格式為1280 1024,一幀圖像的數(shù)據(jù)量約為1. 6MB,故采用塊傳輸模式。固件程序完成了一個任務(wù)循環(huán)。CY7C68013上電復(fù)位后，首先固件初始化內(nèi)部的狀態(tài)變量,然后調(diào)用用戶初始化函數(shù)TD_ Init ( ) 。從該函數(shù)返回后,固件初始化USB接口到未配置狀態(tài)并使能中斷,然后每隔1 s進(jìn)行一次設(shè)備的重枚舉,知道端點0接受到一個SETUP包。一旦檢測到SETUP 包, 程序?qū)㈤_始交互的任務(wù)調(diào)度[18],其任務(wù)調(diào)度的步驟如下:（1)調(diào)用用戶函數(shù)TD_Poll ( ) ,實現(xiàn)USB外設(shè)的主要功能。（2)判斷是否有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求等待處理,如果有,則分析該請求并響應(yīng)。（3)判斷USB 內(nèi)核是否收到了USB 掛起的信號。如果收到,則調(diào)用用戶函數(shù)TD_Suspend ( ) 。從該函數(shù)成功返回后,再檢測是否發(fā)生USB 喚醒事件。如果未檢測到,則處理器進(jìn)入掛起方式。 如果檢測到,則調(diào)用用戶函數(shù)TD_Resume ( ) ,程序繼續(xù)運(yùn)行。如果從TD_Suspend ( )函數(shù)返回FALSE,則程序繼續(xù)運(yùn)行。任務(wù)分配器的代碼為……While(TRUE){ If(GetSETUP)//等待SETUP包 { SetupCommand()。//調(diào)用設(shè)備請求剖析器，執(zhí)行SETUP請求 GetSETUP=FALSE。//消除“GetSETUP”標(biāo)志） if(Sleep) { if(TDSuspend() {Sleep=FALSE。 //清除睡眠標(biāo)志……While(!Rwuen amp。amp。 EZUSBEXTWAKEUP())。//等待喚醒事件發(fā)生 EZUSBResume()。//如果喚醒源是Wakeup,那么就通知主機(jī) TDResume()。 ))) TDPoll()。 ) ……..在設(shè)備工作過程中，TDPoll()函數(shù)被不斷地重復(fù)調(diào)用。固件程序在這里按照執(zhí)行的優(yōu)先級加入了要完成的外圍電路功能代碼。三．設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計驅(qū)動程序由通用驅(qū)動程序和下載固件驅(qū)動組成。通用驅(qū)動程序用于完成與外設(shè)和用戶程序的通信及控制。而下載固件驅(qū)動程序則負(fù)責(zé)在外設(shè)連接USB總線后把特定的固件程序下載到Cy7c68Ol3的RAM 中使Cy7c68013的CPU重啟,同時模擬斷開與USB 總線的連接以完成對外設(shè)的重新設(shè)置。在Windows 內(nèi)執(zhí)行的USB 設(shè)備驅(qū)動程序，必須符合Microsoft 定義的Win32 驅(qū)動程序模型(WDM)規(guī)格。在USB通信中使用的分層式驅(qū)動程序模型，每一層的驅(qū)動程序分別處理USB 通信的某一部分。使用分層式的模型結(jié)構(gòu)會比較有規(guī)律，因為相同的工作可以使用單一驅(qū)動程序來做即可，不需要包含在每一個驅(qū)動程序內(nèi)[19]。按照下面步驟，可以實現(xiàn)對USB 設(shè)備的配置：(1)USB 設(shè)備的驅(qū)動程序模型必須是WDM 驅(qū)動程序，這說明驅(qū)動程序中必須有AddDevice 這個成員函數(shù)， 文件中必須有下列定義：define DRIVER_FUNCTION_ADD_DEVICEdefine DRIVER_FUNCTION_PNPdefine DRIVER_FUNCTION_POWER(2)USB 設(shè)備是即插即用設(shè)備，因此在驅(qū)動程序中要聲明以下的類的成員函數(shù)。KPnPDevice，KUSBLowerDevice，KUSBInterface在驅(qū)動程序結(jié)束處還要聲明一個數(shù)據(jù)類型：KUSBPipe(3) 在設(shè)備對象類中， 必須重載OnStartDevice 和OnStopDevice 函數(shù)。(4)在設(shè)備類構(gòu)造體中，首先調(diào)用類KUSBLowerDevice中的成員函數(shù)來初始化其實例，然后調(diào)用類KUSBInterface中的成員函數(shù)來初始化其實例，最后再調(diào)用類KUSBPipe 中的成員函數(shù)來初始化其例程。(5)在成員函數(shù)OnStartDevice 中，調(diào)用函數(shù)。KUSBLowerDevice：：ActivateConfiguration 配置設(shè)備，這個函數(shù)把類KUSBPipe 和KUSBInterface 對象聯(lián)系在一起，以及USB 管道和它的接口鏈接起來。(6)在成員函數(shù)OnStopDevice 中，調(diào)用KUSBLowerDevice：：DeActivateConfiguration。四．用戶應(yīng)用程序設(shè)計 。， 用戶模式應(yīng)用程序通過Win32 函數(shù)DeviceIo Control0給設(shè)備驅(qū)動器發(fā)送請求[20]。Ezusb．sys提供了基本設(shè)備請求、批量讀寫、同步讀寫等一系列IOCTL函數(shù)。通過調(diào)用這些函數(shù)，可以打開設(shè)備句柄、進(jìn)行讀寫操作、關(guān)閉設(shè)備句柄，從而對USB設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作。同時應(yīng)用程序還需對接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、處理，實現(xiàn)圖像顯示以及保存功能。 本課題提出一種基于FIFO存儲及USB接口電路的圖象采集系統(tǒng)的設(shè)計方案，采用硬件設(shè)計和理論相結(jié)合的方法。通過對圖象采集系統(tǒng)FIFO幀存儲及USB接口電路設(shè)計，我得到以下結(jié)論： 數(shù)字圖象處理技術(shù)在電子通信與信息處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計一種功能靈活、使用方便、便于嵌入到系統(tǒng)中的視頻信號采集電路具有重要的實用意義。從此次為了圖象采集系統(tǒng)FIFO幀存儲及USB接口電路設(shè)計參考了大量的文獻(xiàn)質(zhì)料明白了構(gòu)件圖象采集系統(tǒng)的實際需求。圖象采集常用兩種方案：一種是用MCU或DSP通過軟件控制數(shù)據(jù)采集，這樣必將頻繁中斷系統(tǒng)的運(yùn)行，減弱了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，數(shù)據(jù)采集的速度也會受到影響；另一種是采用DSP+CPLD/FPGA的方案，由CPLD/FPGA控制數(shù)據(jù)采集與存儲，DSP只進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而提高系統(tǒng)的信號采集和處理能力。本系統(tǒng)采用第2種方案。USB總線由于使用方便、傳輸速度快、易于擴(kuò)展、成本低等優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，也被大量地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，本系統(tǒng)采用USB總線來實現(xiàn)圖象的實時傳輸。設(shè)計上采用專用視頻解碼芯片，以CPLD器件作為控制單元和外圍接口，以FIFO為緩存結(jié)構(gòu)，能夠有效地實現(xiàn)視頻信號的采集與讀取的高速并行，具有整體電路簡單、可靠性高、集成度高、接口方便等優(yōu)點，無需更改硬件電路，就可以應(yīng)用于各種視頻信號處理系統(tǒng)中。使得原來非常復(fù)雜的電路設(shè)計得到了極大的簡化，并且使原來純硬件的設(shè)計，變成軟件和硬件的混合設(shè)計，使整個系統(tǒng)的設(shè)計增加柔韌性。系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括DSP程序，CPLD的圖像采集程序設(shè)計和系統(tǒng)應(yīng)用程序。DSP程序主要包括設(shè)備初始化、圖像處理和USB中斷處理程序(進(jìn)行圖像傳輸)3部分，在CCS5000環(huán)境下開發(fā)完成。圖像的采集由CPLD控制實現(xiàn)。在ISE環(huán)境下用Verilog編寫一個狀態(tài)機(jī)，設(shè)計使CPLD根據(jù)TVP5150的信號線AVID、VBLK、FID、SCLK來改變狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)，將圖象數(shù)據(jù)存入AL42BB。系統(tǒng)應(yīng)用程序是在VC++。本系統(tǒng)實現(xiàn)了基于USB 接口傳輸?shù)膱D像采集。試驗結(jié)果顯示工作中測試的最高傳輸速度可以達(dá)到80MB / s,能夠滿足實時圖像顯示的要求。本圖像采集系統(tǒng)還可以實現(xiàn)單幀采集功能,試驗中采集的圖像如圖3所示。系統(tǒng)采用USB總線供電,即插即用的USB接口使得該系統(tǒng)使用起來更為方便靈活,極大地節(jié)省系統(tǒng)資源。該系統(tǒng)功耗低,體積小,數(shù)據(jù)傳輸速度快,可擴(kuò)展性強(qiáng),具有很高的實際應(yīng)用價值。 參考文獻(xiàn)[1]. 劉和平 [M].北京航空航天大學(xué)出版社，[2] 郭照南. ,2002(3):37~39[3] ,2004(5):104~106[4] ,2003(6),59~60[5] ,2004(22):5~7[6] 。今日電子，2001（2）16~17[7] ,2004(2):145~147[8] ,2004(7):104~105[9] ,2004(12)167~169[10]?；贑MOS圖象傳感器的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計[J]。武漢理工大學(xué)學(xué)報，2004，28（1）；145147[11] 高位肖,王嘉禎. 基于USB接口的電路板檢錯筆系統(tǒng)固件程序開發(fā). 河北省科學(xué)院學(xué)報, 2006 , 23 (1)[12]彭啟棕，李玉柏，[M].北京：高等教育出版社，2002.[13] 肖踞雄,翁鐵成,宋中慶. 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