USB2.0控制器CY7C68013的接口设计实现

3 系统软件设计与实现

本系统软件设计包括：固件、应用程序和驱动程序的设计。其中，固件程序是指运行在设备CPU中的程序，是整个程序设计的核心，可采用汇编语言和C语言设计。只有在该程序运行时，外设才能称之为具有给定功能的外部设备。

3．1 USB设备固件程序设计

设备固件程序的主要功能是控制EZ-USB FX2接收并处理USB驱动程序的请求（如请求设备描述符或设置设备状态，请求或设置设备接口等USB2.0标准请求）、控制芯片中应用程序控制指令的接收、控制硬盘数据的读写等。该固件程序除能够使内置的通用可编程接口（GPIF）在没有CPU的干涉下通过四个大的端点FIFO（EP2、EP4、EP6、EP8）来处理高速宽带外，还有如下固定的工作：配置端点、通过控制端点0来响应主机请求、控制和监测GPIF的活动等。其固件程序框图如图形所示。

设计时可采用PIO和UDMA两种模式，FX2芯片的BULK端点大小可设置为512字节或1024字节。为实现UDMA功能，应将GPIF中的Slave FIFO与USB通讯中的端点BUFFER直接连接，数据的传送不再需要CPU的参考。当BUFFER写满后，置BUFFER满标志位，以使GPIF停止动作。实际上，也可运用GPIF的Re-execute功能（重复执行功能）。设定此功能后，GPIF可以不经过IDLE状态而仅根据采样RDY信号即可重复下次动作。直到出现指定的标志位后才停止动作。这项功能一般用于大批量数据的连续读写。如在UDMA模式下对一个或多个扇区的读写操作。如在UDMA模式下对一个或多个扇区的读写操作。为了实现UDMA模式下的CRC校验，还需设备特殊寄存器来完成CRC校验工作。

3．2 驱动程序设计

该系统需要两个驱动程度，即通用驱动和下载固件驱动。通用驱动用于完成与外设和用户程序的通信及控制；而下载固件驱动程序则负责在外连接USB总线后把特定的固件程序下载到FX2的RAM中使FX2的CPU重启，同时模拟断开与USB总线的连接以完成对外设的重新设置，这种即可使主机能够根据新的设置来安装通用驱动程序，重新格举外设为一个新的USB设备。通用驱动程序一般不需要重新编写，可以使用Cypress公司已经编好的驱动ezusb.sys。由于在Winsows2000操作系统中已经新增了媒体存储（Mass Stroage）设备的驱动程序，并可使用批量传输功能，所以可以直接选择BULKUSB.SYS驱动程序，而下载固件驱动则必须定做。

3．3 用户程序的设计

用户程序是系统与用户的接口，这通过通用驱动程序来完成对外设的控制和通信。在编写用户程序时，首先要建立与外设的连接，然后才能实施数据的传输。本设计使用Visual Basic6. 0编译环境中的API函数来将ATI函数包装成一个VB.DLL连接程序文件，其编程方法与串口编程类似；首先查找设备，打开设备的句柄，然后进行读写和控制操作，最后关闭设备句柄。程序中主要用到的两个API函数CreatFile()和DeviceIoControl()就是根据该句柄完成数据传输的。


4 结语

本设计利用CY7C68013芯片的ATA接口将普通硬盘转化为具有USB2.0接口的海量存储器，其灵活的接口和可编程特性简化了外部硬件设计，提高了系统稳定性，同时也有利于PCB板的制作和调试。另外，USB设备的可热插拔特性使该系统具有了便携式的特点，而且使用方便，无需关机重启或打开机箱即可进行安装。该系统可采用PIO和UDMA两种模式实现。为了实现UDMA方式，所采用的Conductors导线部分为80-pin，而不是传统的40-pin，但是Cable (也就是排线的连接头部分)还是40-pin。本设计支持全速和高速传输两种状态，如果PC机是USB1.1的，它也能向下兼容USB1.1，而且速度远高于采用纯粹的USB接口芯片加外微处理器所构成的系统。从该方案可以看出，如果采用128TQFP封装的EZ-SUB FX2系列芯片，还可利用其地址线和数据线在此基础上进行其它扩展，从而实现基于硬盘的大容量数据采集与分析。