摘 要
在小规模的联机数字信号处理系统中, 设备与上层 PC 机在一定距离内进行实时大量的数据通信, 已经成为系统必不可少的功能之一。USB接口技术以其速度快，连接方便，兼容性强等突出特点，已经逐步在实时数据通信中被广泛应用。本论文的工作目的是用Cypress Semiconductor公司最新推出的USB2.0芯片EX-USB FX2 CY7C68013实现PC机与TMS320C6414 DSP芯片之间的高速通信。主要完成了以下工作：研究USB2.0规范及C6000系列DSP芯片的硬件接口；详细研究了CY7C68013芯片的功能结构；完成了CY7C68013与TMS320C6414的硬件连接设计；用FLASH存储器AM29F080B实现DSP＋FLASH引导加载方案；设计电源管理方案；绘制PCB版图；最后，研究了EZ－USB通用驱动程序的应用及PC机应用程序初步设计，完成了USB芯片的固件程序设计。本论文所采用的方法不同于一般系统采用的EX-USB FX2的GPIF主方式，而是采用Slave FIFO从方式，即用DSP的外部存储器接口EMIF与USB控制器的FIFO相连，DSP作为主机控制USB接口，这主要是基于DSP的下行控制板功能，同时，从方式的编程比较简单。
关键词：USB，DSP，CY7C68013，Slave FIFO
目 录
前 言. 1
第一章 USB简介及USB2.0规范. 4
1．1 USB简介. 4
1．2 USB设备的总线枚举过程. 6
1．3 USB设备的描述符及其标准设备请求. 7
1．3．2 标准描述符的定义. 7
1．3．3 USB标准设备请求. 9
1．4 USB数据传输. 10
1．4．1数据包. 10
1．4．2 帧结构. 11
1．4．3 传输方式. 11
第二章 USB接口控制器芯片EX-USB FX2 CY7C68013 13
2．1 EX-USB FX2 芯片结构. 13
2．2 EX-USB FX2 结构特点. 14
2．2．1量子FIFO（Quantum FIFO）. 14
2．2．2端点（endpoint）缓存. 16
2．3 EX-USB FX2 接口方式. 18
2．3．1 从机方式“Slave FIFO”. 19
2．3．2 主机方式“GPIF Master”. 19
2．4 EX-USB FX2启动方式和枚举. 19
2．5 EX-USB FX2软件开发包. 20
2．6 EX-USB FX2 CY7C68013管脚（56-Pin）. 21
第三章 系统硬件方案. 22
3．1 USB控制器与DSP连接的两种方式比较. 22
3．1．1 GPIF主机方式. 22
3．1．2 Slave FIFO从方式. 27
3．2 DSP与FLASH存储器的接口设计. 32
3．2．1 FLASH存储器AM29F080B简介. 32
3．2．2 DSP的EMIF异步接口信号. 34
3．2．3 DSP与FLASH的接口设计. 34
3．3 USB控制器和控制板DSP的电源方案. 35
3．3．1 DSP电源要求. 35
3．3．2 USB控制器电源要求. 36
3．3．3 TPS5120双输出同步降压DC－DC控制器. 36
3．3．4 电源应用方案. 39
3．4 DSP的JTAG控制. 41
3．5 时钟设计. 42
3．5．1 CY2304时钟芯片. 42
3．5．2 时钟信号设计. 43
第四章 系统软件设计. 44
4.1系统软件体系. 44
4．1．1 固件程序. 44
4．1．2 设备驱动程序. 45
4．1．3 主机应用程序. 46
4．2 固件程序设计. 46
4．3 驱动程序开发. 49
4．3．1 通用驱动程序（General Purpose Driver）结构. 49
4．3．2 驱动程序开发环境. 52
4．3．3驱动程序开发步骤. 53
4．3．4 驱动程序的加载. 54
4．4 主机应用程序设计. 56
4．4．1 符号连接. 56
4．4．2 设备I/O控制. 57
第五章 PCB版图设计. 58
5．1 PCB版图设计的基本步骤. 58
5．2 PCB版图的布局布线. 59
结束语. 62
致 谢. 64
参考文献. 65
附 录. 67
附录1 器件清单. 67
附录2 USB接口模块原理图. 68
附录3 FLASH加载模块原理图. 69
附录4 DSP的EMIF接口原理图. 69
附录5 DSP的时钟和JTAG接口原理图. 70
附录6 DSP的电源、接地引脚及与下行通道板的接口原理图. 71
附录7 电源模块. 72
附录8 顶层信号层PCB版图. 72
附录9 中间信号层PCB版图. 73
附录10 接地层PCB版图. 73
附录11 ＋5V和CVDD层PCB版图. 74
附录12 ＋7.5V和DVDD层PCB版图. 74
附录13 底层信号层PCB版图. 75
附录14 翻译. 75
附录15 英文原稿. 89
