一、USB規范簡介??

　　USB是一種支持在USB主機和USB設備之間進行串行數據傳輸的通信協議。主機作為總線的主叫方，采用兩種信令模式：全速模式12Mb/s和低速模式1.5Mb/s。USB使用四種數據傳輸方式：控制傳輸（control）、中斷傳輸（interrupt）、批量傳輸（bulk）及等時傳輸（isochronous）。其中控制模式主要用于控制指令傳輸及USB規范的實現，等時傳輸主要用于音頻及視頻傳輸。USB通過兩次總線列舉（Enumeration and??
Renumertion）來實現設備識別以及驅動程序析加載。其具體過程為：USB設備連到主機后，主機依據USB規范在特定地址通過端口0（endpoint0）與外設通信，并將外設視為默認設備。外設與主機通信將其6設備標識（DID、PID、VID）發給主機進行第二次總線列舉。主機根據設備標識，加載相應設備驅動程序，重新分配地址，并將控制權轉交給外設固件（firmware），通過固件與設備驅動程序及主機應用程序的交互通信，來實現外設的功能。??

二、USB控制器芯片??

　　1.CYPRESS2131簡介??
　　CYPRESS2131芯片是一種高度集成的USB芯片，具有3個顯著特片：??
　?。?）提供一種軟件（SOFT，RAM BASED）解決方案，可實現外設固件的不斷更新與升級；??
　?。?）完全符合USB規范，提供足夠的端點數目、緩沖區大小以及足夠的速度；??
　　（3）其內核可自動實現對USB規范的響應，最大限度地壓縮了代碼長度。??
　　另外，CYPRESS2131還支持存儲器擴展，具有低功耗、低噪聲、有效的高級語言支持和增強的指令集等特性。CYPRESS2131芯片為80針PQFP封裝，其引腳如圖1所示。??

　　2.CYPRESS2131的組成??
　　CYPRESS2131功能框圖如圖2所示。??
　?。?）收發器??
　　USB電纜只包含4根電線：Vbus、D+、D-和GND。數據以12Mb/s的全速信號或1.5Mb/s的低速信號在D+和D-信號線上差分傳輸。收發器建在芯片上，不需要外部電路（在D+或D-上用來選擇全速或低速的上拉電阻的情況除外）。??
　?。?）串行接口引擎(SIE)??
　　SIE通過包排序、信號產生/檢測、CRC產生/校驗、NRZI數據編碼、位填充和包標識產生/解碼來處理USB通信協議，并保證傳送到USB電纜上的數據字節以LSB開頭。??
　?。?）微控制及片上RAM??
CYPRESS2131使用增強型8051，具有以下特點：??
　　（1）使用3.3V電源；??
　　（2）24MHz晶振，一個總線周期僅用4個時鐘周期；??
　　（3）使用雙數據指針；??
　?。?）增加了異步串口UART2和16位定時器T2；??
　?。?）高速內存接口及專用16位地址總線；??
　?。?）增加了8個中斷（INT2～INT5、PFI、T2及UART2）；??
　　（7）快速外部存儲存取模式（使用AutoPoint）；??
　?。?）支持斷點功能。??
　　CYPRESS2131上用的片內內存（RAM）為8KB，但是為了便于外設固件的升級與更新，該8KB RAM既可用于傳統意義上的ROM，又可用于RAM。其中的6KB用于程序存儲與數據存儲，其他2KB用于端點緩沖區?！　　　　　YPRESS2131使用16個端：8個批量傳輸端點（IN、OUT各8個）、8個等時傳輸端點（IN、OUT各8個），每個端點的緩沖區為64Byte。每個端點均個有字節計數器及重新發送和接收當數據組的能力。該8KB RAM需通過命令MOVX進行訪問。??
　　另外，為了便于實現總線列舉和國外部功能芯片相通信，CYPRESS2131還支持I2C總線。??

三、CYPRESS2131在圖像采集中的應用??

　　1.圖像采集系統的硬件實現??
　　在圖像采集系統中，使用OV6120作為圖像采集芯片。OV6120是OmniVision公司開發的COMS黑白圖像采集芯片。該芯片將COMS光感應核與外圍支持電路集成在一起，輸出的視頻為黑白圖像，與CCIR標準兼容；也可輸出單幀圖像，為YUV格式，從其D7：0輸出Y信號。這里使用YUV方式。??
　　　在整個圖像采集系統中，CYPRESS2131主要有三方面的作用：作為USB芯片與主機通信并傳輸數據；利用其片上增強型8051作為控制器使OV6120正常工作；通過其I2C總線對OV6120的對比度、亮度、銳度等各項參數進行設置。其具體工作過程為：SUB芯片上電復位后，CYPRESS2131按照USB規范應答，提供設備標識，USB進行二次總線列舉，加載對應驅動程序，并將控制權轉交給8051。8051通過I2C總線對OV6120各項參數進行設置。8051發出幀采集指令（通過OV6120的FREX）后進行圖像采集，并同數據轉移信號PCLK、行頻HSYNC及場頻VSYNC（后兩個信號，圖3中未標出）一起傳給8051。8051將所得的數據信號轉儲到SRAM中，當一幀數據采集完后，再將SRAM中數據通過USB總線傳至PC。CYPRESS2131在訪問外部RAM時，通過FWR與FRD使之成為快速讀寫模式。使用標準12MHz晶振的情況下，讀或寫外部RAM一個字節只需使用333ns。圖像采集系統原理示意如圖3所示。??
　　　2.圖像采集系統源程序??
　　　由于驅動程序較為復雜，這里僅給出利用USB總線發送數據的8051子例程。??
　　　START：MOV SP，#STACK-1 ；設置堆棧??
　　　FILL：MOV R7，#64 ；設置傳輸字節數??
　　　MOV DPTR，#IN2BUF；使用BULK端點??
　　　MOV DPTR1，#0000H??
　　　MOV A，@DPTR1 ；從外部RAM中讀取數據??
　　　INC DPTR1??
　　　MOVX @DPTR，A??
　　　INC DPTR??
　　　DJNZ R7，FILL??
　　　MOV DPTR，#IN2BC??
　　　MOV A，#40H??
　　　MOVX @DPTR，A ；啟動IN2緩沖區傳輸??
　　　LOOP：MOV DPTR，#IN2CS??
　　　MOVX A，@DPTR??
　　　JNB ACC.1，FILL ；若不忙，繼續循環??
　　　END??