USB 2.0特色
USB全称是Universal Serial Bus，中文简称通用串行总线，是应用在核算机上的一种新式的接口技能。USB 最早于 1994 年末由Intel、IBM、Compad、DEC、NEC、Microsoft、Northern Telecom等7家公司联合提出。其意图便是为了经过替代现有核算机接口，处理当时外部设备通讯中存在的各种问题，一同经过简化核算机与外围设备的衔接，然后更大程度上完成对核算机的扩展。
在USB发生之前，核算机接口技能现已有必定程度的开展，现已呈现了一系列的通讯接口，如RS 232、RS 485、ISA、PCI和并行接口等接口，这些旧式的接口存在品种繁复、体积大、规范不共同、不支持热插拔等缺点，运用不方便，不合适如今接口通讯技能的开展需求。因而，越来越多的设备都开始运用USB接口来完成，如鼠标、USB键盘、MP3、数码相机、打印机、印刷机等。在实践规划作业傍边，也越来越多地选用了USB技能，如数据收集、图画收集等。
USB接口芯片CY7C68013A
在实践电路中，咱们运用的USB接口芯片是CY7C68013A，完成FPGA和PC机的通讯。CY7C68013A是赛普拉斯公司的EZ-USB FX2LP系列芯片。这个系列的芯片是世界上第一个集成USB 2.0协议的微处理器，一同向下兼容USB 1.1。此兼容USB通讯协议的处理器既能够作为一般处理器相同对设备进行操控，又能够完成与上位机的通讯，这样规划的优点能够简化硬件电路，降低成本。该芯片包含1个增强型8051、串行引擎(SIE)、16KB的RAM、4KB的FIFO、多组规范I/O口、数据总线、地址总线、1个USB 2.0 收发器及1个通用可编程接口。
EZ-USB FX2LP枚举和重枚举
每个USB设备都有自己独有的VID与PID，不同的ID可用来区别不同的USB设备，这样能够防止不同USB产品形成紊乱。USB芯片都有默许的VID、PID，但实践运用中咱们需求界说自己的VID与PID，它们一般存储在外接的EEPROM中，这个进程是USB产品开发一切必要阅历的阶段。
CY7C68013A芯片作业时程序与数据都是放在片内的RAM中的，当芯片上电后，固件程序与数据会主动下载到RAM中，当芯片掉电后，RAM 中的一切程序和数据都会消失。当芯片刚刚上电时，USB设备被依照缺省的设备进行装备，默许的固件代码被加载到芯片的RAM中，这个主动装备USB设备的进程被称为“枚举”。
对EZ-USB来说，枚举进程便是USB上电复位到加载固件前这段进程，此刻USB设备地址号为默许的0号，枚举完成后，驱动为cypress…eeprom…missing。然后加载固件，进行重枚举，重枚举完成后，显现驱动为cypress…ez-usb…example或其他自界说设备。
固件体系框图
整个体系的硬件框图如图1所示。能够看出USB操控体系在整个体系中起到桥梁效果，用于衔接上位机和外部设备。
图1 体系硬件框图
上位机发送操控指令给USB设备，信息处于下行状况，解码后用来操控外围设备履行相应功用。上位机需求从外设取得信息(如数据收集)，信息处于上行状况，由USB设备担任操控外设并将数据传送到上位机，由上位机剖析、显现。
本规划选用FPGA同步操控和SlaveFIFO接口形式。图2为USB与FPGA模块的硬件规划框图。
图2 USB芯片与FPGA接口衔接框图
USB芯片作业在Slave FIFO时，FPGA模块和USB模块直接接口，经过并行数据线和操控线完成数据交互。本规划选用27根信号线，分别是16根数据线 DATA[15:0],3根标志状况线FLAGA、FLAGB和FLAGC，还有7根操控线IFCLK、USB_FIFOADR[1:0]、USB_SLCS、USB_SLOE、USB_SLWR和USB_SLRD。FPGA 模块操控整个数据流。FPGA模块在向USB模块操控发送数据的时分，经过操控线FIFOADR[1:0]挑选输出到USB模块内 FIFO的地址线。图3为FPGA模块同步向USB写数据时序图。
图3 FPGA模块同步向USB写数据时序图
驱动程序
关于USB设备，Windows操作体系要想对其完成操作，有必要借助于驱动程序来完成。主机和驱动程序直接通讯，交流数据，而驱动程序则和硬件资源进行通讯，然后很好地操控USB设备。Cypress供给的开发环境中自带了相关的驱动程序CyLoad.sys和CyUSB.sys，能够直接运用，缩短了体系的开发周期。其间CyLoad.sys用于主机向USB设备下载固件程序，CyUSB.sys完成主机和固件程序通讯。为了在CyLoad.sys的协助下完成固件的主动下载，固件程序CyLoad.HEX有必要转换为合适主动下载的CyLoad.spt文件，并且与CyLoad.sys一同放在CyLoad文件夹下，拷贝到体系system32目录下。在安装文件CyUSB.inf中设置的PID，VID有必要和描绘符中的共同，才能够主动加载对应固件。
上位机界面规划
界面程序在VC++6.0环境下开发，该环境具有编程简略、方便等的特色，便于开发可视化程序。Cypress公司为EZ_USB系列芯片供给了开发库CyAPI.lib，运用其间的操控函数类，能够在VC++6.0环境下开发界面程序。树立MFC工程后，在工程中参加CyAPI.lib，并且在主文件头部增加EZ-USB开发环境中供给的CyAPI.h头文件。运用库中的操控函数，如VendorID、ProductID等，能够获取USB设备的描绘信息，一同也能够编写相关的操控功用程序。
USB主机程序能够运用Cypress供给的CyAPI.lib库来进行编程，CyAPI.lib对应Cypress供给的驱动程序CyUsb.sys，为其供给了简略并且功用强大的C++编程接口，经过CyAPI.lib库供给的函数，能够对USB设备进行读写操作，这些函数主要是Open、Close和XferData。
界面中的CheckoutEquipment分类框中为USB描绘相关信息，由主机经过规范恳求取得。上位机向FPGA发送指令后，经过接纳按键，上位机能够接纳到FPGA内部的数据，并在编辑框中显现出来。
图4 数据接纳界面
