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USB接口扩展与差分信号仿真
来源:ob欧宝体育综合 | 作者:ob欧宝体育综合 | 发布时间: 2022-09-29 18:26:28 | 24 次浏览 | 分享到:
  本文所论述的内容是依托于一个便携式设备巡检体系。体系的硬件是由电源办理模块、信号处理模块、数据收集

  本文所论述的内容是依托于一个便携式设备巡检体系。体系的硬件是由电源办理模块、信号处理模块、数据收集模块、以TMS320F2812为中心的微处理器模块、液晶显示模块、接口模块构成,软件首要是由巡检办理软件构成。便携式设备巡检体系结构图如图1所示。

  USB是一个外部总线规范,用于规范电脑与外部设备的衔接和通讯。USB接口支撑设备的即插即用和热插拔功用。USB接口可用于衔接多达127种外设,如鼠标、调制解调器和键盘等。USB是在1994年末由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的,自1996年推出后,已成功替代串口和并口,并成为当今个人电脑和很多智能设备的必配的接口之一。

  曾经的外部设备是通过RS232、RS485、并行接口、PCI接口和PS/2接口等旧式专用接口来完结与核算机的通讯。与旧式核算机接口比较,USB接口具有以下长处[1]:

  1、能够热插拔。这就让用户在运用外接设备时,不需求重复“关机将并口或串口电缆接上再开机”这样的动作,而是直接在电脑作业时,就能够将USB电缆插上运用。

  2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长,对用户来说,相同20G的硬盘,USB硬盘比IDE硬盘要轻一半的分量,在想要随身携带很多数据时,当然USB硬盘会是首要之选了。

  3、规范一致。我们常见的是IDE接口的硬盘,串口的鼠标键盘,并口的打印机扫描仪,可是有了USB之后,这些运用外设通通能够用相同的规范与个人电脑衔接,这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。

  4、能够衔接多个设备。USB在个人电脑上往往具有多个接口,能够一起衔接几个设备,假如接上一个有四个端口的USB HUB时,就能够再连上;四个USB设备,以此类推,尽能够连下去,将你家的设备都一起连在一台个人电脑上而不会有任何问题(注:最高可衔接至127个设备)。

  (1)功用层:首要担任数据传输操作,功用层由USB设备的功用单元和对应的USB主机程序组成。特定的USB主机程序段用于与特定的USB设备功用单元的通讯。

  (2)USB设备层:首要用于办理USB设备、分配USB地址、读取设备描述符。在这一层中,能够使USB主机获得该USB设备的才能。这部分功用一方面需求USB主机主动完结,另一方面也需求用户编写相应的固件程序进行支撑。

  (3)USB总线接口层:首要用于完结USB主机和USB设备之间的数据传输。在USB协议中,USB总线接口运用NRZI编码(反向非归零编码)来传输数据,USB主操控器和USB集线器将数据接纳或发送,并主动进行解码或编码,这部分一般由USB体系硬件主动完结。

  USB是一种常用的pc接口,他只要4根线,两根电源两根信号,故信号是串行传输的,usb接口也称为串行口,usb2.0的速度能够到达480Mbps。能够满意各种工业和民用需求。USB接口的输出电压和电流是: +5V 500mA 实践上有差错,最大不能超过+/-0.2V 也便是4.8-5.2V 。usb接口的4根线一般是下面这样分配的,需求留意的是千万不要把正负极弄反了,否则会烧掉usb设备或许电脑的南桥芯片:黑线:gnd 红线:vcc 绿线:data+ 白线外部USB接口扩展

  Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片是世界上第一款承继了USB2.0协议的微处理器,最典型的便是CY7C68013,其强壮功用包括USB接口以及与8051兼容的指令体系,可是其功耗比较大,绝对值高达936mW。因而,Cypress公司随后又推出了低功耗版别EZ-USB FX2LP系列芯片,其顶用的比较多的是CY7C68013A芯片,本文就选用CY7C68013A作为USB接口的操控芯片。

  由于TMS320F2812内部没有集成USB操控器,所以要完结TMS320F2812通过USB接口与上位机进行通讯,就需求外扩一个USB操控器,本文选用CY7C68013A作为USB操控器。根据CY7C68013A首要用于操控USB接口通讯,并不对其他设备进行操作,规划中选用了Cypress公司供给的简化版别的56引脚CY7C68013A,包括PA、PB、PD共3个8 bit并行I/O口。其间PB、PD组成16 bit数据总线的GPIO口,担任数据传输;PA复用为USB通讯的地址、时序操控和状况信号[3]。CY7C68013A供给了两种接口形式:slave FIFO和GPIF。规划中选用了slave FIFO接口形式,以便于TMS320F2812能够像一般FIFO相同对CY7C68013A中的端点数据缓冲区进行读写。TMS320F2812扩展CY7C68013A与USB接口电路原理图如图2所示。

  差分信号有着显着的缺乏,便是它需求两根走线,假如PCB上信号都选用差分布线的方法,能够幻想电路规划者会陷入绝境。可是差分信号

  (1)差分信号在低电平运用时十分有用。由于假如一个信号的电平十分低,那么这个信号就比较简单遭到其他信号的搅扰,而差分信号使这个信号的电平加倍。

  (3)假如两根信号都存在噪声搅扰,就能够通过相减来抵消噪声,因而差分信号对信号搅扰有着天然的免疫力。

  关于差分布线,假如两根信号线的长度不相等,在接纳端收到信号的相位会发生变化,因而进行差分布线时,要将差分信号对束缚为等长布线。关于USB的差分信号仿线能够观察到,没有接电阻端的差分信号存在较强的过冲和振铃现象,简单引起时钟或数据的误判。针对这种现象,通过HyperLynx核算出差分阻抗为159 Ω,而实践中只能选用与159 Ω附近的160 Ω电阻替代。通过在差分信号接纳端端接160 Ω电阻来优化差分布线,改进了差分信号存在的过冲和振铃现象,保证了设备巡检体系的安稳运转。通过优化,端接了160 Ω电阻的差分信号仿线 Ω电阻优化后,差分信号线的过冲和振铃现象得到了很好的按捺。

  USB以其细巧的体积、强壮的功用、高效的传输速度及兼容性强等优势敏捷成为各嵌入式体系与上位机进行通讯的重要方法。本文根据实践项目,剖析了USB通讯的特色与优势,进一步给出了TMS320F2812扩展CY7C68013A操控USB接口与上位机进行通讯的硬件规划。而且运用HyperLynx软件对USB的差分数据信号进行仿真,改进了硬件规划,保证便携式设备巡检体系在工业现场的牢靠运转。