引 言

　　傳統的圖像傳輸普遍采用由PC機主板所提供的各種接口來實現，如PCI接口、EPP接口、IEEE 1394接口等。PCI接口的最高速率可達到132 Mb／s，但其安裝麻煩，價格昂貴，可擴展性差，無法專門對其做電磁屏蔽，在高速傳輸方面速度也不夠理想。EPP接口無需用PC機中的其他卡，可無限制連接數目，設備安裝使用容易，但最高速率只有2 Mb／s，速度比較慢，主要用于低端性能要求不高的場合。IEEE 1394接口允許連接多種高性能設備，使其高性能總線互連，傳輸速率可達400 Mb／s，其中IEEE 1394 b可達3．2 Gb／s，主要使用在高速的影像或者沒有外圍連接PC的場合，其外圍電路復雜，且造價昂貴。與以上接口相對應的通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)，其數據速率明顯高于一般的串口，既可支持控制、中斷、同步、塊傳輸四種數據傳輸方式，又可支持熱插拔和即插即用，且具有占用系統資源少，功耗低，數據傳輸可靠的優點。

　　USB總線技術就是想利用單一的總線技術來滿足多種應用領域的需要。USB 1．1協議支持兩種傳輸速度，即低速1．5 Mb／s和全速12 Mb／s。2000年發布的USB 2．0協議，向下兼容USB 1．1協議，數據的最高傳輸速率可達到480 Mb／s，它可使USB的應用范圍不斷擴大。

　　該系統基于USB 2．0總線技術，將CY7C68013A芯片的Slave FIFO塊傳輸接口模式和FPGA技術相結合，實現了計算機與外設之間高速的圖像數據傳輸。

　　1 系統設計

　　1．1 硬件及外設控制設計

　　實現USB接口單元的主要芯片是CYPRESS公司的EZ-USB FX2LP系列中的CY7C68013A(對比之前FX2系列的CY7C68013具有更低功耗、更小電流、高性價比等優點)，負責完成硬件系統與PC之間的圖像傳輸。它與外設有三種接口方式：端口模式、可編程接口GPIF和Slave FIFO。Slave FIFO方式是從機工作方式，在具有外部數據處理邏輯的設備中，USB數據在主機和外部邏輯設備中傳輸，通常不需要FX2LP的CPU參與，而是經過FX2LP內部端點FIFO來傳輸。外部控制器可對多個端點的FIFO選擇讀寫。FX2LP的Slave FIFO工作方式可設為同步或異步；工作時鐘均可由內部產生或外部輸入。基于該系統處理的是高速圖像的傳輸，需要外部控制器直接對FIFO進行控制，故采用從機，即Slave FIFO方式。高速圖像傳輸的原理框圖如圖1所示，首先圖像可由計算機上層應用軟件發送或者接收，再通過USB接口芯片連接高速緩存。

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　　圖1中USB接口采用CY7C68013A芯片的Slave FIFO，接口模式，使得上層PC與緩沖器之間能夠高速通信，并利用FPGA控制USB的高速傳輸。如圖2所示，CY7C68013A的主要功能信號及與FPGA之間的握手信號如：IFCLK為時鐘信號，可以選擇由外部輸入或者內部輸出；FIFOADR[1：0]引腳選擇4個FIFO(2，4，6或8)中的一個與USB數據總線FD連接。定義該系統中上行數據傳輸為FIFOADR[1：0]=10，即為EP6端口；下行數據傳輸為FIFOADR[1：0]=01，即為EP2端口。FLAGB，FLAGC為所選擇FIFO的標志信號，FLAGB代表FIFO為滿；FLAGC代表FIFO為空；默認低電平有效。FPGA可以通過不斷查詢這兩個標志信號決定是否進行讀或寫操作。SLOE為讀／寫使能信號；SLWR，SLRD分別為讀寫控制信號，在同步和異步模式下，控制信號不一；FD[15：0]為16位的雙向數據總線。PA0，PA1為輸出信號，作為硬件系統工作狀態的控制信號。