王向军 来源：《单片机与嵌入式系统应用》

     摘要：详细介绍cypress2131

     usb控制器芯片的特点和功能，并对其在图像采集中应用进行详尽的分析。文中包括原理图及例程。

     关键词：cypress2131

     usb usb控制器

     计算机外设的丰富及消费电子设备与计算机连接的实现，扩展了pc的应用空间，同时外设的日益丰富也给用户造成了连接上的困难。usb技术的提出是基于采用通用连接技术实现外设的简单连接，以达到方便用户、降低成本、扩展pc机外设的目的。usb外设需通过usb控制器芯片与pc接口，cypress2131就是这样一种将pc和外设进行沟通的控制器芯片。cypress2131是由cypress公司开发的，既符合usb规范，又具有usb器件的某些结构特征。cypress2131具有增强型8051微控制器内核，其高性能和低价格的组合使它成为pc图像外设、数字音频、pc电话机及存储设备的理想解决方案。

     一、usb规范简介

     usb是一种支持在usb主机和usb设备之间进行串行数据传输的通信协议。主机作为总线的主叫方，采用两种信令模式：全速模式12mb/s和低速模式1.5mb/s。usb使用四种数据传输方式：控制传输（control）、中断传输（interrupt）、批量传输（bulk）及等时传输（isochronous）。其中控制模式主要用于控制指令传输及usb规范的实现，等时传输主要用于音频及视频传输。usb通过两次总线列举（enumeration

     and renumertion）来实现设备识别以及驱动程序析加载。其具体过程为：usb设备连到主机后，主机依据usb规范在特定地址通过端口0（endpoint

     0）与外设通信，并将外设视为默认设备。外设与主机通信将其6设备标识（did、pid、vid）发给主机进行第二次总线列举。主机根据设备标识，加载相应设备驱动程序，重新分配地址，并将控制权转交给外设固件（firmware），通过固件与设备驱动程序及主机应用程序的交互通信，来实现外设的功能。

     二、usb控制器芯片

     1.cypress2131简介

     cypress2131芯片是一种高度集成的usb芯片，具有3个显著特片：

     （1）提供一种软件（soft，ram based）解决方案，可实现外设固件的不断更新与升级；

     （2）完全符合usb规范，提供足够的端点数目、缓冲区大小以及足够的速度；

     （3）其内核可自动实现对usb规范的响应，最大限度地压缩了代码长度。

     另外，cypress2131还支持存储器扩展，具有低功耗、低噪声、有效的高级语言支持和增强的指令集等特性。cypress2131芯片为80针pqfp封装，其引脚如图1所示。

     2.cypress2131的组成

     cypress2131功能框图如图2所示。

     （1）收发器

     usb电缆只包含4根电线：vbus、d+、d-和gnd。数据以12mb/s的全速信号或1.5mb/s的低速信号在d+和d-信号线上差分传输。收发器建在芯片上，不需要外部电路（在d+或d-上用来选择全速或低速的上拉电阻的情况除外）。

     （2）串行接口引擎(sie)

     sie通过包排序、信号产生/检测、crc产生/校验、nrzi数据编码、位填充和包标识产生/解码来处理usb通信协议，并保证传送到usb电缆上的数据字节以lsb开头。

     （3）微控制及片上ram

     cypress2131使用增强型8051，具有以下特点：

     （1）使用3.3v电源；

     （2）24mhz晶振，一个总线周期仅用4个时钟周期；

     （3）使用双数据指针；

     （4）增加了异步串口uart2和16位定时器t2；

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