基于DSP控制的USB接口速印机

ＵＳＢ功能设备芯片选用Ｃｙｐｒｅｓｓ公司ＥＺ－ＵＳＢＦＸ２系列的ＣＹ７Ｃ６８０１３。它包括１个增强型８０５１处理器、１个串行接口引擎（ＳＩＥ）、１个ＵＳＢ收发器、８．５ＫＢ片上ＲＡＭ、４ＫＢＦＩＦＯ存储器及１个通用可编程接口（ＧＰＩＦ）。它支持高速模式，兼容全速模式，性价比高，是ＵＳＢ２．０接口设计的主流芯片之一。［５］ ＵＳＢ定义了四种传输方式：控制传输方式、等时传输方式、中断传输方式和批量传输方式，以适应各种设备的需要。在开发ＵＳＢ设备时可通过设置相应寄存器使端点处于不同的工作方式。控制传输主要用来进行查询、配置端点和给设备发送命令。等时传输提供了确定的带宽和间隔时间，它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或者用于要求恒定的数据传送率的即时应用中。例如ＵＳＢ麦克风、音箱等使用等时传输是很好的选择。中断传输方式是ＰＣ机周期性的轮询设备是否有数据要传送的一种方式，该方式应用于少量的、分散的、不可预测的数据传输，比如键盘、鼠标、摇杆等。批量传输方式主要应用于无带宽和间隔时间要求的大量数据的传送和接收，打印机、扫描仪和ＵＳＢ硬盘等就属于这种类型。在速印机系统中，ＵＳＢ芯片“大”端点２、４、６、８均配置为双倍缓冲区批量传输方式。

ＣＹ７Ｃ６８０１３有３种接口模式：端口模式、从属ＦＩＦＯ模式和ＧＰＩＦ主控器模式。在端口模式中，所有Ｉ／Ｏ引脚都是通用Ｉ／Ｏ端口。从属ＦＩＦＯ模式中，外部控制器可像普通ＦＩＦＯ一样对ＦＸ２的多层缓冲ＦＩＦＯ直接进行读写。ＧＰＩＦ主控器模式下，可以编程读写控制波形，几乎可以对任何８／１６　位接口的控制器、存储器和总线进行数据的主动读写，非常灵活。ＣＹ７Ｃ６８０１３虽然可以用片上增强型８０５１单片机直接处理ＵＳＢ２．０数据，但这样会受到单片机速度的限制而无法实现ＵＳＢ２．０的高速传输。从属ＦＩＦＯ方式可以解决这一矛盾，在此种方式下，ＵＳＢ数据流并不经过ＣＹ７Ｃ６８０１３的片上增强型８０５１单片机，而是直接在快速外部主设备与ＦＩＦＯ端点之间实现高速传输。

ＵＳＢ的软件设计包括：固件程序、驱动程序和应用程序的设计。

（１）固件程序设计 　　

固件程序由ＵＳＢ芯片集成的增强型８０５１单片机来处理，其主要工作是解析并执行主机的命令。ＦＸ２的一个重要特性就是以“软”为主，内部无ＲＯＭ，仅有程序和数据ＲＡＭ，所以需要通过主机将固件程序下载至ＲＡＭ中运行。ＣＹＰＲＥＳＳ公司提供了ＥＺ－ＵＳＢ　ＦＸ２固件程序框架以加速固件程序的开发。　［６］ 　　

（２）驱动程序设计 　　

本系统需要两个驱动程序，即固件下载驱动程序和设备功能驱动程序。固件下载驱动程序负责在外部设备连接到ＵＳＢ总线后把特定的固件程序下载到ＦＸ２的ＲＡＭ中，ＦＸ２模拟断开与ＵＳＢ总线的连接以完成对固件的重新设置，并使用新的固件程序进行重枚举。主机则根据新的设置来安装设备功能驱动程序。设备功能驱动程序不必对具体硬件编程，它只需定义与应用程序的接口，定义与外部设备的通信接口和通信数据格式。应用程序调用设备功能驱动程序，设备功能驱动程序调用总线驱动程序把ＵＳＢ命令传给硬件。ＣＹＰＲＥＳＳ公司提供了固件下载驱动程序范例，只需作少量修改即可作为本系统的固件下载驱动程序。为加速设备功能驱动程序的开发，ＣＹＰＲＥＳＳ公司提供了ＥＺ－ＵＳＢ通用设备驱动程序规范。此规范的目的是描述从用户应用程序到设备驱动程序的接口方式。

（３）应用程序设计。

本速印机的应用程序使用了Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统提供的标准打印机应用程序插件。

７　结束语 　　

本文提出了一种基于ＤＳＰ和ＵＳＢ接口的速印机解决方案，并从电机控制、图像处理和通讯接口三方面做了详细的阐述。经测试，本系统打印品质良好，印速可达１２０ｒ／ｍｉｎ，并可实现电脑直接打印，拼接印刷，缩放印刷等功能。此解决方案使得硬件控制电路得到简化，整体性能有所提高，图像处理技术的升级更加方便，是一种优化的解决方案。展望：可在此方案基础上再增加扫描仪功能，使其功能更加强大。