EZ-USB FX2单片机驱动高速数据采集系统详解

本文主要探讨的是基于USB2.0总线的高速数据采集系统的设计，该系统的核心是Cypress Semiconductor公司的EZ-USB FX2单片机CY7C68013。这款单片机作为一款集成USB2.0功能的强大微处理器，集成了USB2.0收发器、SIE（串行接口引擎）、高性能8051微控制器和可编程外围接口，能够提供高达56Mbytes/s的数据传输速率，显著优于传统的PCI或ISA卡，这些老式卡存在安装复杂、成本高、扩展性差和易受电磁干扰等问题。 设计中，重点介绍了FX2单片机如何通过其独特的SIE硬件处理USB协议，减少开发工作并确保与USB2.0的兼容性。GPIF引擎和主/从端点FIFO为各种接口如ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP提供了无缝连接，使得数据传输更为高效。此外，CY7C68013的GPIF引擎具备自动传输数据结构，这使得数据在主机和外设之间的传输无需CPU介入，而是通过GPIF的自动模式进行，提高了系统的实时性和性能。 文章的硬件设计部分详细阐述了如何构建端点缓冲区，包括三个64字节端点缓冲区（EP0、EP1IN和EP1OUT）以及4K可配置的缓冲空间，以适应不同的数据传输需求。这些设计优化了数据流的处理，确保了高速数据采集系统的稳定性和可靠性。 同时，文章还涉及了Windows驱动程序和底层固件程序的开发，这是实现系统与主机计算机交互的关键步骤。驱动程序负责将硬件设备的功能映射到操作系统层面，而底层固件则是控制硬件操作和数据传输的具体实现代码。这两个环节的成功开发，使得高速数据采集系统能够有效地与Windows操作系统协同工作，满足用户在工业生产和科学研究中的高速、高精度数据采集需求。 本文通过详细介绍CY7C68013单片机和相关硬件设计，展示了如何利用USB2.0技术克服传统数据采集卡的局限，构建出一个高效、灵活且易于集成的高速数据采集系统，这对于推动现代工业和科研领域数据处理能力的提升具有重要意义。