Ports模式下CY7C68013和FPGA的数据通信

通用串行总线（USB）具有快速、双向、大批量传输、廉价以及可实现热插拔等优点，Cypress公司的FX2系列芯片之一CY7C68013是最早符合USB2.0标准的微控制器，集成了符合USB2.0的收发器、串行接口引擎（SIE）、增强型8051内核以及可编程的外围接口，实现基于USB2.0的接口数据通信，CY7C68013可配置成3种不同的接口模式；Ports（端口模式）、GPIF Master（可编程接口模式）和Slave FIFO（主从模式），其中，后两种模式利用其内部集成的可以独立于微处理器而自动处理USB事务的硬件（USB核），数据的传输通过执行USB本身的协议来完成，微处理器可不参与数据传输，从而使数据的传输速率大大地提高，同时也简化了固件代码的编写。后两种方式由于克服了微处理器这个带宽"瓶颈"，因而广泛应用于大批量的数据传输，如图像、视频等信号的采集。

而对前一种Ports（端口模式），文献中介绍较少，作为一种最基本的数据传输方式，其数据传输主要由固件程序完成，需要CPU的参与，因此数据传输速率比较低，适用于传输速率要求不高的场合，而且由于FX2内部集成有8051内核，对一个刚从单片机的开发过渡到USB开发的工程人员来说，也不失是一种有效的数据传输方式，现以一个工程开发的实例来详细说明一下在Ports模式下如何实现数据一双向传输。

1 设计要求

主机通过USB接口以4KB/s的速率分别向两个通道发送数据序列，并由外设的D/A转换器完成数据的转换，同时，由外部的两个A/D转换器以400KB/s的采样率完成数据的采集，采集后的数字信号也经USB接口传送至主机存储，其中，USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013，FPGA采用Altera公司的EP1C6Q240C8，图1为其数据的多路传输系统框图。

2 USB 数据多路传输硬件

2.1 EZ-USB FX2 CY7C68013

EZ-USB FX2 CY7C68013支持USB2.0数据传输，其内部结构及功能在其他文献已有详细的介绍，现针对此芯片在本电路的作用进行简要的说明，在设计中主要利用CY7C68013的Ports接口模式完成多路数据的传输，USB和FPGA之间数据和状态的传输由CY7C68013的IOA接口完成，IOB接口中的IOB0-IOB2口线作为USB和FPGA之间的控制线。CY7C68013内部的EP2端口设置为512字节双缓冲、OUT、块传输，作为主机向外设发送数据的缓冲区；EP6端口设置为512字节双缓冲，IN、块传输，作为外设向数据传送数据的缓冲区。

2.2 FPGA芯片EP1C6Q240C8

FPGA采用Altera公司的Cyclone 芯片EP1C6Q240C8。在这里FPGA的作用有3个：其一，给两路D/A转通道各分配两个128