### 基于DSP视频采集系统的USB2.0接口设计
#### 摘要
随着数字信号处理（DSP）技术的发展及其在视频处理领域的广泛应用，高效的数据传输接口成为了连接DSP系统与个人计算机（PC）的关键因素之一。USB2.0接口因其支持高速数据传输（最高480Mbps）、即插即用特性以及易于扩展等优势，成为了实现DSP视频采集系统与PC之间高速通信的理想选择。本文探讨了一种基于Cypress公司的EZ-USB FX2芯片的USB2.0接口设计方案，旨在提升视频数据的实时传输效率。
#### 引言
传统的数据采集系统通常采用标准串行口、标准并行口或PCI总线进行数据传输。这些传统接口虽在某些应用场景中仍占有一席之地，但在高速数据传输方面存在明显的局限性。例如，标准串行口和并行口的数据传输速率较低，难以满足大数据量传输的需求；而PCI总线虽然理论上可以提供高达1Gb/s的数据传输速率，但其实现复杂且成本较高，并且缺乏即插即用的便捷性。相比之下，USB2.0接口以其高速数据传输能力和即插即用的特性，成为了连接DSP视频采集系统与PC之间高速数据传输的有效解决方案。
#### 方案设计
##### 方案选择
由于视频采集系统需要处理大量的数据，因此对传输速率有较高的要求。如果仅采用支持串行接口引擎（SIE）功能的芯片配合普通微控制器，则可能无法满足USB2.0的传输速率需求。考虑到视频采集系统中DSP处理器的资源有限，为了确保DSP能够在进行视频采集、压缩的同时还能高效处理USB数据传输任务，本设计选择了Cypress公司的内置微控制器芯片EZ-USB FX2来实现所需的功能。
##### EZ-USB FX2介绍
EZ-USB FX2是一款支持USB2.0标准并向下兼容USB1.1的接口芯片。该芯片集成了USB2.0收发器、串行接口引擎SIE、增强型8051内核、I²C总线接口以及通用可编程接口GPIF等模块。其主要特点包括：
1. **基于RAM的“软”系统解决方案**：无需ROM或其他类型的固化存储器，仅使用片内的程序/数据RAM。程序可通过主机或外部EEPROM下载到芯片中，便于系统的灵活修改和升级。
2. **支持多种数据传输模式**：能够满足控制传输、中断传输、块传输和同步传输等多种数据传输需求。
3. **简化协议实现**：片上的SIE模块能够完成大部分USB协议的操作，减轻用户编程负担，加快开发进度。
4. **高性能8051内核**：支持12MHz、24MHz或48MHz主频，指令周期短至4个时钟周期，具有双数据指针，便于数据块的快速移动。
5. **丰富的接口支持**：内置的GPIF支持8/16位数据接口，可与ASIC、DSP等进行无缝连接。
#### 硬件电路原理及设计
EZ-USB FX2提供了多种端点缓冲区，如64字节端点缓冲区（EPO、EPIN、EPOUT）和四个可配置的大端点缓冲区（EP2、EP4、EP6、EP8），其中后者主要用于高速数据传输。FX2支持两种接口模式：Slave FIFOs和可编程接口GPIF。Slave FIFOs方式适用于简单的读写操作，而GPIF则更加灵活，能够与DSP等设备进行更高效的交互。
在本设计方案中，通过合理配置FX2的端点缓冲区和选择合适的接口模式，有效地实现了DSP视频采集系统与PC之间的高速数据传输。此外，为了进一步提高系统的稳定性和可靠性，还需要对FX2的软件开发流程进行细致规划，包括初始化配置、数据传输协议的编写以及错误检测与处理机制的设计等方面。
基于Cypress EZ-USB FX2芯片的USB2.0接口设计方案为DSP视频采集系统提供了高速、稳定的通信通道，对于推动视频处理技术的发展具有重要意义。
