基于USB2.0的数据记录回放单元设计

发布时间：2020-03-24 13:53

【摘要】： USB接口具有高速稳定、支持热插拔、功耗小的优点。其实用性使得USB接口得到了广泛应用。但是USB协议的复杂性使得USB接口的设计具有相当的难度。本文给出的基于EZ-USB FX2LP的高速实时数据记录回放单元的软硬件设计,符合USB2.0工业标准。 本设计中USB接口部分属于USB设备类的开发。文章首先对USB2.0协议中,设备类开发所关心的部分做了详细阐述。然后从硬件到软件,详细地介绍了设计过程。其中硬件设计是本设计的重点和难点。 硬件设计主要内容包括主要元器件的介绍、USB控制器芯片与FPGA外围电路原理图的设计、高速印刷电路板的设计原理与制作、硬件电路的调试、固件设计、SDR SDRAM控制器与异步FIFO控制器的设计。软件设计包括计算机应用程序的设计。最后给出了系统的整体调试的一个结果。 实践证明,此设计稳定可靠,具有良好的移植性,在高速实时数据传输系统中具有广泛的应用价值。
【图文】：

件设计、固件程序设计、SDR SDRAM 控制器与 FIFO 设计三部分，分别在第四、五、六章介绍。应用软件设计主要工作是软件配合硬件逻辑实现最基本的功能。本章从系统设计方案选择的角度出发对系统的设计进行阐述，是对整篇文章设计的概括。2.1 系统设计概述2.1.1 系统应用框图在实际应用中看到的连接框图是如图 2－1 所示，， 作为记录时，高速基带信号数据与时钟经过数据记录回放单元转换为 USB 数据流送入计算机，计算机应用软件把 USB 数据流实时记录到硬盘。作为回放时，计算机把文件转换为 USB 数据流送入数据记录回放单元，配合外部提供的回放时钟，把存放在 FIFO 中的数据实时读出。

图 2- 2 系统原理框图2.1.4 关于 USB 的弱点虽然 USB 相对 Slave 型的设备（如移动硬盘等）的接口相当优越，但是对于实时的、不分主从的系统，USB 不能发中断给 PC 是 USB 协议的一个致命弱点。USB 设备不能主动向 PC 发命令，只能被动接收 PC 命令，所以只能通过 PC端轮询才能取到设备端的最新数据，不仅影响效率，而且最关键的是在设备出现挂起时，数据不能主动发给 PC，导致这一工具的效果大打拆扣，以至于 USB 这么普及的情况下，有些设备调试还用用串口，就是因为存在这个缺陷。在这样的情况下，PCI 总线相比较 USB 要优越，因为它可以提供中断。2.2 主要研究内容和独立完成的工作
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP368.1

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本文编号：2598413