利用CY7C68013A的USB通信程序開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)
[導(dǎo)讀]0 引言CY7C68013中集成有增強(qiáng)的8051微控制器及I2C兼容控制器，其傳輸速率可達(dá)100 kHz或400kHz。LabVIEW是一種以圖形化語(yǔ)言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)虛擬儀器的軟件，LabVIEW采用圖形
0 引言
CY7C68013中集成有增強(qiáng)的8051微控制器及I2C兼容控制器，其傳輸速率可達(dá)100 kHz或400kHz。LabVIEW是一種以圖形化語(yǔ)言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)虛擬儀器的軟件，LabVIEW采用圖形模式的結(jié)構(gòu)框圖來(lái)構(gòu)建程序代碼，LabVIEW程序由數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行順序。LabVIEW功能強(qiáng)大，它帶有可擴(kuò)展函數(shù)庫(kù)和子程序庫(kù)的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它的VISA(VIRtual INStrumentSoftware Architecture)是一個(gè)用來(lái)與各種儀器總線進(jìn)行通訊的高級(jí)應(yīng)用編程接口(API)，且不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。
I2C (Inter-Integrated Circuit)總線是由飛利浦公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線，主要用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單和有效。
一般情況下，一個(gè)完整的USB通信系統(tǒng)的軟件通常需要上位機(jī)程序、驅(qū)動(dòng)程序和固件程序三個(gè)部分。
1 上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)
采用NI公司的LabvIEW實(shí)現(xiàn)上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)時(shí)可采用控制傳輸方式。控制傳輸中使用函數(shù)“VISA打開(kāi)”來(lái)打開(kāi)指定的USB設(shè)備，而“VISA USB控制輸出”函數(shù)則用來(lái)完成定義請(qǐng)求0xBl，它可將“寫入緩沖區(qū)”中的數(shù)據(jù)寫入FPGA寄存器。使用函數(shù)“VISA USB控制輸入”來(lái)完成自定義請(qǐng)求0xB2，并將FPGA寄存器中的數(shù)據(jù)讀回到“讀取緩沖區(qū)”中。其程序框圖如圖1所示。
波形設(shè)置上位機(jī)程序時(shí)，可利用子VI產(chǎn)生彈出窗口的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)程序通道的設(shè)置，而通過(guò)事件結(jié)構(gòu)、case結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)則可實(shí)現(xiàn)任意波形產(chǎn)生的子VI；通過(guò)case結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)六種基本波形設(shè)置的子VI設(shè)計(jì)。
2 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)
設(shè)計(jì)時(shí)可采用NI公司的VISA來(lái)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)進(jìn)行USB通信時(shí)，VISA提供兩類函數(shù)供LabVIEW調(diào)用，即USB INSTR設(shè)備與USB RAW設(shè)備。 USB INSTR設(shè)備是符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備，使用USB INSTR類函數(shù)控制時(shí)，其通信無(wú)需配置NI-VISA；而USB RAW設(shè)備則是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設(shè)備，通信時(shí)都要配置NI-VISA。配置NI-VISA的詳細(xì)步驟和過(guò)程可參考NI*****上免費(fèi)提供的文檔《使用NI-VISA控制USB設(shè)備》。
3 固件程序開(kāi)發(fā)
構(gòu)成建構(gòu)所需要修改的文件大約有五個(gè)。其中Fw.c為USB固件程序的主文件，為了實(shí)現(xiàn)控制傳輸，需要修改該文件：其一是要聲明用來(lái)響應(yīng)自定義設(shè)備請(qǐng)求的兩個(gè)函數(shù)，其二是設(shè)置自定義設(shè)備請(qǐng)求的響應(yīng)部分。
Periph．c首先要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)，并應(yīng)設(shè)置與EPOBUF有關(guān)的寄存器、CPU的時(shí)鐘頻率以及與I2C相關(guān)的寄存器：其次還要定義用來(lái)響應(yīng)自定義設(shè)備請(qǐng)求的函數(shù)。
Fx2．h頭文件中要定義自定義請(qǐng)求。
Dscr．a(chǎn)51中則需要設(shè)置的是設(shè)備描述符和配置描述符，還有接口描述符。而控制傳輸需要的O端點(diǎn)不需要設(shè)置。
Syncdly．h中要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)的寄存器。
本文所介紹的實(shí)例中要用到的I2C總線的讀寫函數(shù)如下：
首先是：EZUSB_WriteI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中addr用于指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；*dat為發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始地址：該函數(shù)可用于向EZ-USB I2C接口寫一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有提供的數(shù)據(jù)被發(fā)送之前，該函數(shù)立即返回。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則發(fā)回FALSE，且數(shù)據(jù)不被發(fā)送。如果端口不忙，數(shù)據(jù)則進(jìn)入隊(duì)列，并返回TRUE。
第二個(gè)函數(shù)是EZUSB_ReadI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中的addr指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；*dat為接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)起始地址；該函數(shù)用于從EZ-USB I2C接口讀一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)之前，該函數(shù)立即返回。用戶需要不斷的詢問(wèn)I2C的狀態(tài)，以確定數(shù)據(jù)何時(shí)有效。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則調(diào)用該函數(shù)時(shí)返回FALSE，數(shù)據(jù)也不被讀出，當(dāng)I2C端口不忙時(shí)，則讀取數(shù)據(jù)隊(duì)列并返回TRUE。
下面給出自定義請(qǐng)求的響應(yīng)程序代碼：
4 結(jié)束語(yǔ)
主要介紹了基于EZ-USBFX2通信的組成部分和設(shè)計(jì)過(guò)程，本設(shè)計(jì)用NI的LabVIEW作為測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)源的設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸部分，并通過(guò)UCY7C-68013芯片程序較好地達(dá)到了配置信號(hào)源的目的。該通信過(guò)程現(xiàn)已通過(guò)了NI公司的VISAInteracTIve Control的軟件測(cè)試。事實(shí)上，該USB芯片除了配置作用外，還可以利用其他資源方便地實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到充分利用資源的目的。
CY7C68013中集成有增強(qiáng)的8051微控制器及I2C兼容控制器，其傳輸速率可達(dá)100 kHz或400kHz。LabVIEW是一種以圖形化語(yǔ)言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)虛擬儀器的軟件，LabVIEW采用圖形模式的結(jié)構(gòu)框圖來(lái)構(gòu)建程序代碼，LabVIEW程序由數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行順序。LabVIEW功能強(qiáng)大，它帶有可擴(kuò)展函數(shù)庫(kù)和子程序庫(kù)的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它的VISA(VIRtual INStrumentSoftware Architecture)是一個(gè)用來(lái)與各種儀器總線進(jìn)行通訊的高級(jí)應(yīng)用編程接口(API)，且不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。
I2C (Inter-Integrated Circuit)總線是由飛利浦公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線，主要用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單和有效。
一般情況下，一個(gè)完整的USB通信系統(tǒng)的軟件通常需要上位機(jī)程序、驅(qū)動(dòng)程序和固件程序三個(gè)部分。
1 上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)
采用NI公司的LabvIEW實(shí)現(xiàn)上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)時(shí)可采用控制傳輸方式。控制傳輸中使用函數(shù)“VISA打開(kāi)”來(lái)打開(kāi)指定的USB設(shè)備，而“VISA USB控制輸出”函數(shù)則用來(lái)完成定義請(qǐng)求0xBl，它可將“寫入緩沖區(qū)”中的數(shù)據(jù)寫入FPGA寄存器。使用函數(shù)“VISA USB控制輸入”來(lái)完成自定義請(qǐng)求0xB2，并將FPGA寄存器中的數(shù)據(jù)讀回到“讀取緩沖區(qū)”中。其程序框圖如圖1所示。
波形設(shè)置上位機(jī)程序時(shí)，可利用子VI產(chǎn)生彈出窗口的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)程序通道的設(shè)置，而通過(guò)事件結(jié)構(gòu)、case結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)則可實(shí)現(xiàn)任意波形產(chǎn)生的子VI；通過(guò)case結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)六種基本波形設(shè)置的子VI設(shè)計(jì)。
2 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)
設(shè)計(jì)時(shí)可采用NI公司的VISA來(lái)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)進(jìn)行USB通信時(shí)，VISA提供兩類函數(shù)供LabVIEW調(diào)用，即USB INSTR設(shè)備與USB RAW設(shè)備。 USB INSTR設(shè)備是符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備，使用USB INSTR類函數(shù)控制時(shí)，其通信無(wú)需配置NI-VISA；而USB RAW設(shè)備則是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設(shè)備，通信時(shí)都要配置NI-VISA。配置NI-VISA的詳細(xì)步驟和過(guò)程可參考NI*****上免費(fèi)提供的文檔《使用NI-VISA控制USB設(shè)備》。
3 固件程序開(kāi)發(fā)
構(gòu)成建構(gòu)所需要修改的文件大約有五個(gè)。其中Fw.c為USB固件程序的主文件，為了實(shí)現(xiàn)控制傳輸，需要修改該文件：其一是要聲明用來(lái)響應(yīng)自定義設(shè)備請(qǐng)求的兩個(gè)函數(shù)，其二是設(shè)置自定義設(shè)備請(qǐng)求的響應(yīng)部分。
Periph．c首先要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)，并應(yīng)設(shè)置與EPOBUF有關(guān)的寄存器、CPU的時(shí)鐘頻率以及與I2C相關(guān)的寄存器：其次還要定義用來(lái)響應(yīng)自定義設(shè)備請(qǐng)求的函數(shù)。
Fx2．h頭文件中要定義自定義請(qǐng)求。
Dscr．a(chǎn)51中則需要設(shè)置的是設(shè)備描述符和配置描述符，還有接口描述符。而控制傳輸需要的O端點(diǎn)不需要設(shè)置。
Syncdly．h中要設(shè)置初始化函數(shù)TD_Init(void)的寄存器。
本文所介紹的實(shí)例中要用到的I2C總線的讀寫函數(shù)如下：
首先是：EZUSB_WriteI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中addr用于指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；*dat為發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始地址：該函數(shù)可用于向EZ-USB I2C接口寫一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有提供的數(shù)據(jù)被發(fā)送之前，該函數(shù)立即返回。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則發(fā)回FALSE，且數(shù)據(jù)不被發(fā)送。如果端口不忙，數(shù)據(jù)則進(jìn)入隊(duì)列，并返回TRUE。
第二個(gè)函數(shù)是EZUSB_ReadI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中的addr指定I2C設(shè)備地址；length為傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；*dat為接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)起始地址；該函數(shù)用于從EZ-USB I2C接口讀一串?dāng)?shù)據(jù)。在所有被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)之前，該函數(shù)立即返回。用戶需要不斷的詢問(wèn)I2C的狀態(tài)，以確定數(shù)據(jù)何時(shí)有效。如果當(dāng)前正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，則調(diào)用該函數(shù)時(shí)返回FALSE，數(shù)據(jù)也不被讀出，當(dāng)I2C端口不忙時(shí)，則讀取數(shù)據(jù)隊(duì)列并返回TRUE。
下面給出自定義請(qǐng)求的響應(yīng)程序代碼：
4 結(jié)束語(yǔ)
主要介紹了基于EZ-USBFX2通信的組成部分和設(shè)計(jì)過(guò)程，本設(shè)計(jì)用NI的LabVIEW作為測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)源的設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸部分，并通過(guò)UCY7C-68013芯片程序較好地達(dá)到了配置信號(hào)源的目的。該通信過(guò)程現(xiàn)已通過(guò)了NI公司的VISAInteracTIve Control的軟件測(cè)試。事實(shí)上，該USB芯片除了配置作用外，還可以利用其他資源方便地實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到充分利用資源的目的。
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