基于CY7C68013A的USB通信程序开发设计

摘要：USB总线(Universal Setial Bus通用串行总线)是用来连接外围设备与计算机的新式接口，文中给出了利用CY7C68013芯片上所集成的I2C控制器来控制USB设备上数据传输的实现方法。该方法同时利用NI公司的LabVIEW来对上位机进行编程，而对USB设备则采用控制传输方式，这样同时保证了传输速度和数据的正确性。
关键词：USB通用串行总线；CY7C68013A；Inter-Integrated Circuil；LabVIEW

0 引言
    CY7C68013中集成有增强的8051微控制器及I2C兼容控制器，其传输速率可达100 kHz或400kHz。LabVIEW是一种以图形化语言为基础设计虚拟仪器的软件，LabVIEW采用图形模式的结构框图来构建程序代码，LabVIEW程序由数据流驱动，数据流控制着程序的执行顺序。LabVIEW功能强大，它带有可扩展函数库和子程序库的通用程序设计系统，它的VISA(Virtual InstrumentSoftware Architecture)是一个用来与各种仪器总线进行通讯的高级应用编程接口(API)，且不受平台、总线和环境的限制。
    I2C (Inter-Integrated Circuit)总线是由飞利浦公司开发的两线式串行总线，主要用于连接微控制器及其外围设备。它由数据线SDA和时钟SCL构成，用于发送和接收数据。其最主要的优点是简单和有效。
    一般情况下，一个完整的USB通信系统的软件通常需要上位机程序、驱动程序和固件程序三个部分。

1 上位机程序开发
    采用NI公司的LabvIEW实现上位机程序开发，开发时可采用控制传输方式。控制传输中使用函数“VISA打开”来打开指定的USB设备，而“VISA USB控制输出”函数则用来完成定义请求0xBl，它可将“写入缓冲区”中的数据写入FPGA寄存器。使用函数“VISA USB控制输入”来完成自定义请求0xB2，并将FPGA寄存器中的数据读回到“读取缓冲区”中。其程序框图如图1所示。

    波形设置上位机程序时，可利用子VI产生弹出窗口的功能来实现程序通道的设置，而通过事件结构、case结构、循环结构则可实现任意波形产生的子VI；通过case结构可实现六种基本波形设置的子VI设计。

2 驱动程序开发
    设计时可采用NI公司的VISA来开发驱动程序。当进行USB通信时，VISA提供两类函数供LabVIEW调用，即USB INSTR设备与USB RAW设备。  USB INSTR设备是符合USBTMC协议的USB设备，使用USB INSTR类函数控制时，其通信无需配置NI-VISA；而USB RAW设备则是指除了明确符合USBTMC规格的仪器之外的任何USB设备，通信时都要配置NI-VISA。配置NI-VISA的详细步骤和过程可参考NI官方网站上免费提供的文档《使用NI-VISA控制USB设备》。

3 固件程序开发
    构成建构所需要修改的文件大约有五个。其中Fw.c为USB固件程序的主文件，为了实现控制传输，需要修改该文件：其一是要声明用来响应自定义设备请求的两个函数，其二是设置自定义设备请求的响应部分。
    Periph．c首先要设置初始化函数TD_Init(void)，并应设置与EPOBUF有关的寄存器、CPU的时钟频率以及与I2C相关的寄存器：其次还要定义用来响应自定义设备请求的函数。
    Fx2．h头文件中要定义自定义请求。
    Dscr．a51中则需要设置的是设备描述符和配置描述符，还有接口描述符。而控制传输需要的O端点不需要设置。
    Syncdly．h中要设置初始化函数TD_Init(void)的寄存器。
    本文所介绍的实例中要用到的I2C总线的读写函数如下：
    首先是：EZUSB_WriteI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中addr用于指定I2C设备地址；length为传送数据长度；*dat为发送数据缓冲区的起始地址：该函数可用于向EZ-USB I2C接口写一串数据。在所有提供的数据被发送之前，该函数立即返回。如果当前正在发送或接收数据，则发回FALSE，且数据不被发送。如果端口不忙，数据则进入队列，并返回TRUE。
    第二个函数是EZUSB_ReadI2C(BYTE addr，BYTE length，BYTE xdata*dat)，其中的addr指定I2C设备地址；length为传送数据长度；*dat为接收数据缓冲区起始地址；该函数用于从EZ-USB I2C接口读一串数据。在所有被请求的数据读入缓冲区之前，该函数立即返回。用户需要不断的询问I2C的状态，以确定数据何时有效。如果当前正在发送或接收数据，则调用该函数时返回FALSE，数据也不被读出，当I2C端口不忙时，则读取数据队列并返回TRUE。
    下面给出自定义请求的响应程序代码：
   

4 结束语
    主要介绍了基于EZ-USBFX2通信的组成部分和设计过程，本设计用NI的LabVIEW作为测试系统信号源的设置数据传输部分，并通过UCY7C-68013芯片程序较好地达到了配置信号源的目的。该通信过程现已通过了NI公司的VISAInteractive Control的软件测试。事实上，该USB芯片除了配置作用外，还可以利用其他资源方便地实现测试系统的测试数据传输，从而达到充分利用资源的目的。