USB接口多路高速数据采集系统的设计

　　
　　USB从接口CY7C68001模块
　　
　　CY7C68001集成有USB2.0收发器（物理层）、USB2.0串行接口引擎SIE（链路层）、4kB的FIFO和电压调节器、锁相环，支持高速（480Mb/s）或全速（12Mb/s）传输，3.3V操作电压，具有同步与异步的FIFO接口，支持USB2.0协议要求的全部4种传输方式（控制传输、中断传输、批量传输和同步传输），可以满足用户对各种数据传输方式的需求。片上的串行接口处理器（SIE）能完成大部分的USB协议操作，使用户可以摆脱复杂的协议细节，简化用户配置代码，加快程序开发过程。但是由于不带MCU内核，所以USB应用层协议应该由DSP编程实现，USB固件的加载必须靠DSP控制来完成。
　　
　　本设计将CY7C68001映射为DSP的外设，占用DSP的外扩区域XINTF0空间，地址分配如下：FIFO2，FIFO4，FIFO6，FIFO8和命令口的地址分别为000，001，010，011，100，采用并行异步读写方式完成二者之间数据和命令的交换。当CY7C68001的地址线FIFOADR[2:0]为100时，选中CY7C68001的命令口，通过CY7C68001的命令口，可以访问其内部37个寄存器、Endpoint0缓冲器（64个字节FIFO）和描述表（500个字节FIFO）等。CY7C68001中断信号INT#和4个状态信号READY、FLAGA、FLAGB、FLAGC分别与DSP的外部中断1 (XINT1)， GPIOA0，GPIOA1，GPIOA2，GPIOA3相连。在实际应用中，由于通信速度达480Mb/s，所以要对电源进行退耦处理， 另外CY7C68001最好使用24MHz有源晶振以增强系统的抗干扰能力，硬件电路图如图4所示。

　　
　　系统软件设计
　　
　　传统的开发USB应用系统的步骤是：先用Windows DDK(设备驱动程序开发包)或第三方开发工具(如Driver Studio)开发USB驱动程序，然后用Visual C++编写DLL(动态连接库)，最后再调用DLL来开发应用程序。本文介绍一种简单快速开发USB接口应用系统的方法，它直接在LABVIEW环境下通过NI-VISA开发能驱动用户USB系统的应用程序，完全避开了以前开发USB驱动程序的复杂性，大大缩短了开发周期。
　　
　　LABVIEW及其对VISA的调用
　　
　　VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是一个用来与各种仪器总线进行通讯的高级应用编程接口(API)，不受平台、总线和环境的限制，可用来对USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以太网系统进行配置、编程和调试。当进行USB通信时，VISA提供了两类函数供LABVIEW调用：USB INSTR设备与USB RAW设备。USB INSTR设备是符合USBTMC协议的USB设备，可以通过使用USB INSTR类函数控制，通信时无需配置NI-VISA；而USB RAW设备是指除了明确符合USBTMC规格的仪器之外的任何USB设备，通信时要配置NI-VISA。
　　
　　(1)配置NI-VISA的步骤
　　
　　①使用Driver Development wizard(驱动程序开发向导)创建INF文档；
　　
　　②安装INF文档，并安装使用INF文档的USB设备；
　　
　　③使用NI-VISA Interactive Control(NI-VISA互动控制工具)对设备进行测试，以证实USB设备已正确安装，并获得USB设备的各属性值。
　　
　　(2)与Nl-VISA相配合的LABVIEW模板中VI子节点
　　
　　ViOpen，打开并指定VISA resource name的设备的连接；
　　
　　ViProperty，VISA设备的属性子节点，可以设置端点或传输方式；
　　
　　ViWrite，向VISA resource name指定的设备写入数据；
　　
　　ViRead，从VISA resource name指定的设备读出数据；
　　
　　ViClose，结束设备读写并关闭与指定设备的连接。
　　
　　(3)USB RAW设备读写的操作
　　
　　USB RAW设备的读写流程图如图5所示。