LED显示屏高速数据通讯接口设计

摘要：本文阐述了利用cypress公司ez-usb fx2系列usb2.0集成芯片cy7c68013的高速slave fifo通用外部接口来实现pc机和led点阵显示屏间数据通讯的设计方案，给出了其接口电路的硬件原理及底层软件的设计过程。关键词：usb2.0；cy7c68013;fifo;led显示１ 引言ｌｅｄ显示屏具有亮度高，故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点，可广泛用于公路、金融、证券、车站、码头、体育场馆等公共场合，其显示数据通常来自上位ｐｃ机，这就要求有一个高速通道来传输大量的显示数据，ｕｓｂ２．０接口无疑是一个很好的解决方案。ｕｓｂ由总线提供电源，传输时具有ｃｒｃ检错、纠错能力，能实现真正的实时热插拔，并支持多个外设连接到同一个连接器上，从而缓解ｐｃ系统资源冲突，这些突出的优点使得ｕｓｂ１．ｘ在ｐｃ机外部设备上得到了广泛的应用, ｕｓｂ２．０传输速度高达４８０ｍｂ／ｓ，是ｕｓｂ１．ｘ的４０倍,并向下兼容ｕｓｂ１．ｘ。这样就使得快速大量的数据传输得以实现。在此强调一下两个下文将要用到的概念：ｉｎ端点和ｏｕｔ端点。此处的ｉｎ、ｏｕｔ都是相对于上位ｐｃ机而言，ｉｎ端点指用来接收上位ｐｃ机数据的端点，ｏｕｔ端点则是往ｐｃ机发送数据的端点。 ２　ｃｙ７ｃ６８０１３简述带高速ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ通用外部接口的ｃｙ７ｃ６８０１３是ｃｙｐｒｅｓｓ公司推出的ｕｓｂ２．０集成微处理芯片，片上集成了ｕｓｂ收发器（ｓｉｅ）、增强型８０５１单片机（其指令系统与普通８０５１单片机完全兼容）及８ｋ程序存储区? 共有４个支持ｕｓｂ２．０高速传输的“大”端点（２个ｉｎ端点和２个ｏｕｔ端点）和４ｋｂ片内ｒａｍ?该ｒａｍ 可配置为４个“大”端点的ｆｉｆｏ，其中２个“大”端点可以配置为双、三、四缓冲区（ｆｉｆｏ），一个“大”端点最大可配置为２ｋｂ ｆｉｆｏ，更重要的是?该芯片提供了两个用于实现ｕｓｂ２．０高速传输的可编程外部设备接口以及ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ和ｇｐｉｆ，这２个通用外部接口可通过与４个“大”端点协调工作来实现ｕｓｂ２．０的高速传输，本文只讨论 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ可编程外部设备接口的应用。ｃｙ７ｃ６８０１３有５６ｐｉｎ、１００ｐｉｎ、１２８ｐｉｎ三种封装，其中５６ｐｉｎ已具备所有ｕｓｂ２．０功能，而１００ｐｉｎ则在５６ｐｉｎ基础上增加了更多ｉ／ｏ和更多ｇｐｉｆ模式下的控制信号，１２８ｐｉｎ又在１００ｐｉｎ基础上增加了用于扩充数据存储区的地址总线和数据总线。本应用就是基于可编程外部设备接口ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ，大量数据传输可直接由ｆｐｇａ处理而无需扩充外部数据存储区，在此选择最经济的５６ｐｉｎ ｃｙ７ｃ６８０１３ 即可满足设计要求， 其体系结构如图１所示。 ３ ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ简介ｃｙ７ｃ６８０１３ 虽然可以用内置增强型８０５１单片机直接处理ｕｓｂ２．０数据，但这样会受到单片机速度的限制而无法实现ｕｓｂ２．０的高速传输。通常为了解决这一矛盾，可使ｃｙ７ｃ６８０１３的片上增强型８０５１单片机仅用于辅助处理ｕｓｂ设备请求和设备列举以及协调内部“大”端点和外部数据处理设备（如 ｆｐｇａ，ａｓｉｃ? ｄｓｐ，ｉｄｅ等）的工作，这样ｕｓｂ数据流就可绕过慢速的８０５１单片机而直接从“大”端点ｆｉｆｏ进入快速外部主设备或从外部主设备进入“大”端点ｆｉｆｏ，以实现ｕｓｂ２．０高速传输。由于ｃｙ７ｃ６８０１３“大”端点ｆｉｆｏ的读写是受外部数据处理设备控制的，所以这些ｆｉｆｏ称为 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ，上述这种实现ｕｓｂ２．０高速传输的模式称为 ｓｌａｖｅ ｆｉｆｏ模式。 ４ ｃｙ７ｃ６８０１３固件程序设计为方便应用开发，ｃｙｐｒｅｓｓ 公司为ｃｙ７ｃ６８０１３所属的ｅｚ－ｕｓｂ ｆｘ２系列提供了免费下载的ｋｅｉｌ ｃ环境下的ｕｓｂ固件库，以及ｃ５１编写的固件构架程序和一些典型应用的范例程序，这使得开发者只需理解ｕｓｂ数据传输原理，而不用钻入艰深的ｕｓｂ底层协议就可完成开发，从