摘要：本文主要介紹Cypress Semiconductor公司的EZ－USB FX2單片機(jī)CY7C68013，該單片機(jī)是一個(gè)帶USB2.0內(nèi)核、8051兼容的單片機(jī)。

    關(guān)鍵詞：USB2.0  EZ－USB FX2     單片機(jī)    CY7C68013

    1 介紹

    Cypress Semiconductor公司的EZ－USB FX2是世界上第一款集成USB2.0的微處理器，它集成了USB2.0收發(fā)器、SIE（串行接口引擎）、增強(qiáng)的8051微控制器和可編程的外圍接口。FX2這種獨(dú)創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到56Mbytes/s，即USB2.0允許的最大帶寬。在FX2中，智能SIE可以硬件處理許多USB1.1和USB2.0協(xié)議，從而減少了開發(fā)時(shí)間和確保了USB的兼容性。GPIF（General Programmable Interface）和主/從端點(diǎn)FIFO（8位或16位數(shù)據(jù)總線）為ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了簡(jiǎn)單和無(wú)縫連接接口。

    2 EZ－USB FX2結(jié)構(gòu)

    CY7C68013結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。它有三種封裝形式：56SSOP，100TQFP和128TQFP。

CY7C68013集成了以下特性：

●     USB2.0收發(fā)器、SIE（串行接口引擎）和增強(qiáng)性8051微處理器；

●     軟件運(yùn)行：8051程序從內(nèi)部RAM開始運(yùn)行，可以借助下列幾種方式進(jìn)行程序裝載：

（1）       通過(guò)USB下載；

（2）       從EEPROM中裝載；

（3）       通過(guò)外部存儲(chǔ)器設(shè)備。

●     四個(gè)可編程BULK/INTERRUPT/ISOCHRONOUS端點(diǎn)；

可選雙、三和四緩沖

●     8位或16位外部數(shù)據(jù)接口

●     通用可編程接口（GPIF）

（1）      可以直接連接到并口，8位和16位；

（2）      可編程波形描述符和配置寄存器；

（3）      支持多個(gè)Ready輸入和Control輸出。

●     集成標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核，且具有下列增強(qiáng)特性：

（1）      可以達(dá)到48MHz時(shí)鐘；

（2）      每條指令占四個(gè)時(shí)鐘周期；

（3）      兩個(gè)USARTs；

（4）      三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器；

（5）      擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)；

（6）      兩個(gè)數(shù)據(jù)指針。

●     3.3V電源系統(tǒng)；

●     智能串行引擎（SIE）；

●     矢量USB中斷；

●     獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供SETUP和DATA包控制傳輸；

●     集成I2C控制器，運(yùn)行速度可達(dá)100或400KHz；

●     四個(gè)FIFO，可與ASIC和DSP等無(wú)縫連接；

●     專門的FIFO和GPIF自動(dòng)矢量中斷；

●     可用于DSL Modems、ATA接口、相機(jī)、Home PNA、WLAN、MP3播放器、網(wǎng)絡(luò)等。

3、USB啟動(dòng)方式和枚舉

       上電時(shí)，內(nèi)部邏輯會(huì)檢查連接到I2C總線上的EEPROM中的第一個(gè)字節(jié)（0xC0或0xC2）。如果是0xC0，就會(huì)使用EEPROM中的VID/PID/DID來(lái)替代內(nèi)部存儲(chǔ)值；如果是0xC2，內(nèi)部邏輯就會(huì)把EEPROM中的內(nèi)容裝入到內(nèi)部RAM中；如果沒有檢查到EEPROM，FX2就會(huì)使用內(nèi)部存儲(chǔ)的描述符來(lái)枚舉。FX2缺省的VID/PID/DID是0x04B4/ 0x8613/ 0xxxyy。

       當(dāng)首次插入USB時(shí)，FX2通過(guò)USB電纜會(huì)自動(dòng)枚舉且下載固件和USB描述符表；接下來(lái)，FX2再次枚舉，這次主要通過(guò)下載的信息來(lái)定義設(shè)備。這兩個(gè)步驟就叫做重枚舉，當(dāng)設(shè)備插入時(shí)它們就立即執(zhí)行。

4、程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

4.1內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM

如圖2所示，FX2的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM被分成三個(gè)不同的區(qū)域：低（LOW）128、高（Upper）128和特殊功能寄存器（SFR）空間。低128和高128是通用RAM，SFR包括FX2控制和狀態(tài)寄存器。

4.2外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

FX2有8K片上RAM，位于0x0000－0x1FFF；512字節(jié)Scratch RAM，位于0xE000－0xE1FF。盡管Scratch RAM從物理上來(lái)說(shuō)位于片內(nèi)，但是通過(guò)固件可以把它作為外部RAM一樣來(lái)尋址。

FX2保留7.5K（0xE200－0xFFFF）數(shù)據(jù)地址空間作為控制/狀態(tài)寄存器和端點(diǎn)緩沖器。

注意：只有數(shù)據(jù)內(nèi)存空間保留，而程序內(nèi)存（0xE000－0xFFFF）并不保留。

    5、端點(diǎn)緩沖區(qū)

    FX2包含3個(gè)64字節(jié)端點(diǎn)緩沖區(qū)和4K可配置成不同方式的緩沖，其中3個(gè)64字節(jié)的緩沖區(qū)為EP0、EP1IN和EP1OUT。EP0作為控制端點(diǎn)用，它是一個(gè)雙向端點(diǎn)，既可為IN也可為OUT。當(dāng)需要控制傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)X2固件讀寫EP0緩沖區(qū)，但是8個(gè)SETUP字節(jié)數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)在這64字節(jié)EP0端點(diǎn)緩沖區(qū)中。EP1IN和EP1OUT使用獨(dú)立的64字節(jié)緩沖區(qū)，F(xiàn)X2固件可配置這些端點(diǎn)為BULK、INTERRUPT或ISOCHRONOUS傳輸方式，這兩個(gè)端點(diǎn)和EP0一樣只能被固件訪問(wèn)。這一點(diǎn)與大端點(diǎn)緩沖區(qū)EP2、EP4、EP6和EP8不同，這四個(gè)端點(diǎn)緩沖區(qū)主要用來(lái)和片上或片外進(jìn)行高帶寬數(shù)據(jù)傳輸而無(wú)需固件的參與。EP2、EP4、EP6和EP8是高帶寬、大緩沖區(qū)。它們可被配置成不同的方式來(lái)適應(yīng)帶寬的需求。

    6、外部FIFO接口

   EP2、EP4、EP6和EP8大端點(diǎn)緩沖區(qū)主要用來(lái)進(jìn)行高速（480Mbits/s）數(shù)據(jù)傳輸，可以通過(guò)FIFO數(shù)據(jù)接口與外部ASIC和DSP等處理器無(wú)縫連接來(lái)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。它具有通用接口：Slave（從）FIFO（外部主）或GPIF（內(nèi)部主）、同步或異步時(shí)鐘、內(nèi)部或外部時(shí)鐘等。圖3、圖4分別為FX2 FIFO處在“Slave FIFO”模式和“GPIF Master”模式。

    7、中斷資源

    FX2的中斷結(jié)構(gòu)是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)和擴(kuò)展了部分中斷資源，中斷資源如表1所示：

表1 FX2中斷

其中27個(gè)USB請(qǐng)求共享USB中斷，14個(gè)FIFO/GPIF源共享INT4。

    8、結(jié)束語(yǔ)

    我們用EZ-USB FX2 CY7C68013單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)多串口轉(zhuǎn)USB，并開發(fā)了windows操作系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)。