一種基于USB的視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、    一種基于usb的視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)    范超趙琳李真摘要：該文設(shè)計(jì)一種基于usb的視頻傳輸系統(tǒng)。首先對(duì)usb接口的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于pdiusbd12芯片的usb總線(xiàn)設(shè)計(jì)，并使用fpga進(jìn)行系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)與pc機(jī)的信息交互。關(guān)鍵詞：視頻傳輸；fpga；usb：tp311 ：a ：1009-3044（2017）14-0216-021系統(tǒng)硬件總體架構(gòu)本系統(tǒng)采用p89c52控制芯片和pdiusbd12接口芯片完成fpga與pc之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸部分主要包括fpga與usb之間的數(shù)據(jù)交換和usb與pc之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)總體通信

2、結(jié)構(gòu)如圖1所示。如圖1所示，fpga通過(guò)usb接口與pc進(jìn)行通信，usb接口由微控制器p89c52和pdiusbd12接口芯片組成，p89c52通過(guò)p2口與fpga做并行數(shù)據(jù)通路。fpga通過(guò)寫(xiě)選通信號(hào)控制p89c52讀取數(shù)據(jù)，需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)fpga給p89c52寫(xiě)選通信號(hào)有效，p89c52讀取fpga內(nèi)部fifo中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀取完成后fpga寫(xiě)選通信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效。usb接口為主從模式，usb與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸均需由主機(jī)端發(fā)起。接口控制芯片響應(yīng)主機(jī)的讀數(shù)請(qǐng)求，一旦收到主機(jī)的讀數(shù)請(qǐng)求，接口控制芯片將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入pdi-subd12接口芯片的端口1。pdisubd12和89c52單片機(jī)之間

3、的連接如圖1所示（圖中部分信號(hào)未列出）。2系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要由固件程序，驅(qū)動(dòng)程序，和pc端應(yīng)用程序組成，其中固件程序是完成數(shù)據(jù)傳輸功能的核心，固件程序運(yùn)行于p89c52支持usb協(xié)議。固件程序主要由以下三部分組成：1）初始化單片機(jī)和所有的外圍電路；2）主循環(huán)；3）中斷服務(wù)程序。圖2為主程序流程圖，如圖所示，系統(tǒng)上電后接口控制器（p89c52）首先進(jìn)行初始化，然后向主機(jī)發(fā)出連接usb命令，主機(jī)收到接口控制器發(fā)送的連接請(qǐng)求后讀取設(shè)備描述符，并根據(jù)設(shè)備描述符，啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，完成usb總線(xiàn)連接。然后主程序進(jìn)入循環(huán)，運(yùn)行控制子程序，數(shù)據(jù)傳輸功能由中斷服務(wù)程序完成。根據(jù)usb協(xié)議，us

4、b數(shù)據(jù)傳輸均由主機(jī)發(fā)起，主機(jī)首先向pdiusbd12發(fā)送令牌包，pdiusbd12接收到主機(jī)發(fā)送的令牌包后向接口控制器發(fā)中斷，接口控制器響應(yīng)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，首先讀pdiusbd12的中斷寄存器，判斷usb令牌包的類(lèi)型，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。中斷服務(wù)程序在整個(gè)程序體中非常重要，主要負(fù)責(zé)修改中斷變量聯(lián)合體和填充控制結(jié)構(gòu)體的值，以便主循環(huán)能根據(jù)標(biāo)志變量聯(lián)合體中的標(biāo)志變量的變化來(lái)執(zhí)行具體的程序。對(duì)于總線(xiàn)復(fù)位和掛起改變，程序只修改其對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位，但對(duì)于其它標(biāo)志變化，如控制輸入輸出、端點(diǎn)輸a/輸出還需要執(zhí)行相應(yīng)的程序，以完成數(shù)據(jù)傳輸。pdiusbd12收到數(shù)據(jù)包后向接口控制器發(fā)送中斷請(qǐng)求，接口控制器

5、響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序中讀取pdiusbd12內(nèi)部緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，同時(shí)清空pdiusbd12的內(nèi)部緩沖區(qū)，并修改相應(yīng)的標(biāo)志位。圖3為中斷服務(wù)程序的框圖。接口控制器通過(guò)向pdiusbd12發(fā)送命令和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)與pdiusbd12的通信。pdiusbd12有初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字三種命令字。接口控制器首先向pdi-usbd12發(fā)送命令字，根據(jù)不同命令字的要求再發(fā)送或讀出數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將每種命令字設(shè)計(jì)為命令函數(shù)，通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)各個(gè)命令字的發(fā)送。當(dāng)接口控制器給pdiusbd12的端點(diǎn)緩沖區(qū)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)首先判斷緩沖區(qū)是否為空，否則如果主機(jī)還沒(méi)有將上一個(gè)包的數(shù)據(jù)從pdiusbd12讀走，接口控制器又將另一個(gè)包寫(xiě)進(jìn)pdi-usbd12的緩沖區(qū)時(shí)會(huì)覆蓋掉以前的數(shù)據(jù)。判斷緩沖區(qū)是否為空的程序如下。3結(jié)論本設(shè)計(jì)方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)了硬件驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)傳輸且具有良好的靈活性和擴(kuò)展性。 電腦知識(shí)與技術(shù)2017年14期電腦知識(shí)與技術(shù)的其它文章基于ds18820與at89s51的溫度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)基于android平臺(tái)校園眾包app的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于快速開(kāi)發(fā)技術(shù)的