DSP 核信号采集系统通讯接口设计

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                    　　摘 要：论述了基于USB 的DSP 核信号数据采集系统通讯接口的设计方法，其中数据采集 系统中的USB 通讯芯片采用CY7C68001，上位机通讯界面采用Microsoft Visual C++编写, 同时采用CPLD 很好地解决了各芯片的逻辑问题。实际测试表明利用USB 接口提高了数据 传输的速率，节省了资源，而且即插即用的方式方便了连接。
　　0．引言
　　随着数字信号处理技术理论的不断发展，数字信号处理器的发展也是日新月异。不仅执 行指令速度越来越快，而且其功耗也越来越低。许多仪器或检测设备都不约而同地将DSP 应用到那些数据量庞大而且需实时传送数据的系统中。核信号数据采集系统也不例外，利用 DSP 可以实时有效地处理采集的信号，并将处理数据发送至上位机进行进一步处理。通常 数据采集系统下位机与上位机的通讯采用串口方式，这种方式不仅协议简单，而且连接方便。
　　但是这种方式的数据传送速率不高，而USB 总线接口具有方便快捷、支持即插即用、可实 现高速数据通讯等优点,在很多领域得到广泛应用。USB 总线接口在USB1.1 协议下传输速 率可达12Mbps ,USB2.0 协议下可达480Mbps ,完全可以满足目前的数据采集控制系统对于 数据实时传输速率越来越高的要求。 因此在本系统设计中其通讯方式采用USB（Universal Serial Bus）总线接口方式。 USB 控制芯片采用Cypress 公司EZ-USB SX2 系列的CY7C68001 控制芯片，DSP 选用TI 公司的定点DSP 芯片TMS320VC5502。
　　1．CY7C68001USB 控制芯片介绍
　　CY7C68001 是由美国Cypress 公司开发的高速USB 芯片，支持USB2.0 协议。其内部 集成有USB 收发器（物理层）、USB 串行接口引擎SIE（链路层，实现底层通信协议）、4KB的FIFO 以及电压调节器、锁相环；可工作于全速（12Mb/s）和高速(480Mb/s)两种传输模式， 支持8 位和16 位数据总线方式，具有同步和异步的FIFO 接口。CY7C68001 被用来与DSP、 ASIC、FPGA 等控制器连接实现USB 的功能，其内部不含微控制器。同时CY7C68001 提 供4 种传输方式（控制传输、中断传输、批量传输和同步传输），可满足用户对各种传输方 式的要求。由于该控制芯片内不含微控制器，USB 的应用层协议应该由DSP 编程实现,USB 固件的加载必须靠DSP 控制CY7C68001 完成。
　　2．通讯接口系统硬件设计
　　整个采集系统包括的部分有传感器信号调理电路、A/D 转换电路、FIFO 数据缓冲单元、 DSP 控制器、FLASH 程序存储单元、CPLD 逻辑控制单元、与上位机连接的USB 通讯单元。 其中与PC 机通讯的USB 单元硬件接口框图如下图所示。






　　图 2 DSP 软件程序设计流程图
　　4. 结论
　　本系统采用 USB 接口完成了核信号采集系统与上位机间的数据传输，上位机的用户程 序显示所传数据以及波形图。经验证表明该方法连接简单，传输可靠。与普通串口相比，其 速度也得到了提升。
　　本文创新点：将传统的DSP 信号采集系统用于核信号的采集上，并且将与上位机进行通讯 的串行口方式改进为USB 方式，采用这种即插即用的接口不仅方便了与上位机的连接而且 提高了传输的速率。(张彪，方方，焦欢欢，黄洪全成都理工大学 核技术与自动化工程学院)