LED顯示屏高速數(shù)據(jù)通訊接口設(shè)計(jì)

摘要：本文闡述了利用cypress公司ez-usb fx2系列usb2.0集成芯片cy7c68013的高速slave fifo通用外部接口來(lái)實(shí)現(xiàn)pc機(jī)和led點(diǎn)陣顯示屏間數(shù)據(jù)通訊的設(shè)計(jì)方案，給出了其接口電路的硬件原理及底層軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。關(guān)鍵詞：usb2.0；cy7c68013;fifo;led顯示１ 引言ｌｅｄ顯示屏具有亮度高，故障低、能耗少、使用壽命長(zhǎng)、顯示內(nèi)容多樣、顯示方式豐富等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于公路、金融、證券、車(chē)站、碼頭、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)合，其顯示數(shù)據(jù)通常來(lái)自上位ｐｃ機(jī)，這就要求有一個(gè)高速通道來(lái)傳輸大量的顯示數(shù)據(jù)，ｕｓｂ２．０接口無(wú)疑是一個(gè)很好的解決方案。ｕｓｂ由總線(xiàn)提供電源，傳輸時(shí)具有ｃｒｃ檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力，能實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)熱插拔，并支持多個(gè)外設(shè)連接到同一個(gè)連接器上，從而緩解ｐｃ系統(tǒng)資源沖突，這些突出的優(yōu)點(diǎn)使得ｕｓｂ１．ｘ在ｐｃ機(jī)外部設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用, ｕｓｂ２．０傳輸速度高達(dá)４８０ｍｂ／ｓ，是ｕｓｂ１．ｘ的４０倍,并向下兼容ｕｓｂ１．ｘ。這樣就使得快速大量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。在此強(qiáng)調(diào)一下兩個(gè)下文將要用到的概念：ｉｎ端點(diǎn)和ｏｕｔ端點(diǎn)。此處的ｉｎ、ｏｕｔ都是相對(duì)于上位ｐｃ機(jī)而言，ｉｎ端點(diǎn)指用來(lái)接收上位ｐｃ機(jī)數(shù)據(jù)的端點(diǎn)，ｏｕｔ端點(diǎn)則是往ｐｃ機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的端點(diǎn)。 ２?。悖罚悖叮福埃保澈?jiǎn)述帶高速ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ通用外部接口的ｃｙ７ｃ６８０１３是ｃｙｐｒｅｓｓ公司推出的ｕｓｂ２．０集成微處理芯片，片上集成了ｕｓｂ收發(fā)器（ｓｉｅ）、增強(qiáng)型８０５１單片機(jī)（其指令系統(tǒng)與普通８０５１單片機(jī)完全兼容）及８ｋ程序存儲(chǔ)區(qū)? 共有４個(gè)支持ｕｓｂ２．０高速傳輸?shù)摹按蟆倍它c(diǎn)（２個(gè)ｉｎ端點(diǎn)和２個(gè)ｏｕｔ端點(diǎn)）和４ｋｂ片內(nèi)ｒａｍ?該ｒａｍ 可配置為４個(gè)“大”端點(diǎn)的ｆｉｆｏ，其中２個(gè)“大”端點(diǎn)可以配置為雙、三、四緩沖區(qū)（ｆｉｆｏ），一個(gè)“大”端點(diǎn)最大可配置為２ｋｂ ｆｉｆｏ，更重要的是?該芯片提供了兩個(gè)用于實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ２．０高速傳輸?shù)目删幊掏獠吭O(shè)備接口以及ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ和ｇｐｉｆ，這２個(gè)通用外部接口可通過(guò)與４個(gè)“大”端點(diǎn)協(xié)調(diào)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ２．０的高速傳輸，本文只討論 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ可編程外部設(shè)備接口的應(yīng)用。ｃｙ７ｃ６８０１３有５６ｐｉｎ、１００ｐｉｎ、１２８ｐｉｎ三種封裝，其中５６ｐｉｎ已具備所有ｕｓｂ２．０功能，而１００ｐｉｎ則在５６ｐｉｎ基礎(chǔ)上增加了更多ｉ／ｏ和更多ｇｐｉｆ模式下的控制信號(hào)，１２８ｐｉｎ又在１００ｐｉｎ基礎(chǔ)上增加了用于擴(kuò)充數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的地址總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)。本應(yīng)用就是基于可編程外部設(shè)備接口ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ，大量數(shù)據(jù)傳輸可直接由ｆｐｇａ處理而無(wú)需擴(kuò)充外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，在此選擇最經(jīng)濟(jì)的５６ｐｉｎ ｃｙ７ｃ６８０１３ 即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求， 其體系結(jié)構(gòu)如圖１所示。 ３ ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ簡(jiǎn)介ｃｙ７ｃ６８０１３ 雖然可以用內(nèi)置增強(qiáng)型８０５１單片機(jī)直接處理ｕｓｂ２．０數(shù)據(jù)，但這樣會(huì)受到單片機(jī)速度的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ２．０的高速傳輸。通常為了解決這一矛盾，可使ｃｙ７ｃ６８０１３的片上增強(qiáng)型８０５１單片機(jī)僅用于輔助處理ｕｓｂ設(shè)備請(qǐng)求和設(shè)備列舉以及協(xié)調(diào)內(nèi)部“大”端點(diǎn)和外部數(shù)據(jù)處理設(shè)備（如 ｆｐｇａ，ａｓｉｃ? ｄｓｐ，ｉｄｅ等）的工作，這樣ｕｓｂ數(shù)據(jù)流就可繞過(guò)慢速的８０５１單片機(jī)而直接從“大”端點(diǎn)ｆｉｆｏ進(jìn)入快速外部主設(shè)備或從外部主設(shè)備進(jìn)入“大”端點(diǎn)ｆｉｆｏ，以實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ２．０高速傳輸。由于ｃｙ７ｃ６８０１３“大”端點(diǎn)ｆｉｆｏ的讀寫(xiě)是受外部數(shù)據(jù)處理設(shè)備控制的，所以這些ｆｉｆｏ稱(chēng)為 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ，上述這種實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ２．０高速傳輸?shù)哪Ｊ椒Q(chēng)為 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ模式。 ４ ｃｙ７ｃ６８０１３固件程序設(shè)計(jì)為方便應(yīng)用開(kāi)發(fā)，ｃｙｐｒｅｓｓ 公司為ｃｙ７ｃ６８０１３所屬的ｅｚ－ｕｓｂ ｆｘ２系列提供了免費(fèi)下載的ｋｅｉｌ ｃ環(huán)境下的ｕｓｂ固件庫(kù)，以及ｃ５１編寫(xiě)的固件構(gòu)架程序和一些典型應(yīng)用的范例程序，這使得開(kāi)發(fā)者只需理解ｕｓｂ數(shù)據(jù)傳輸原理，而不用鉆入艱深的ｕｓｂ底層協(xié)議就可完成開(kāi)發(fā)，從