USB2.0通讯技术在分光光度计上的应用

　　这几年,随着大量支持USB2. 0的个人电脑的普及,USB2. 0逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。它的热插拔、即插即用、连接简单、高带宽、可总线供电等优点几乎使其成为目前计算机外设的首选通信接口。USB2. 0标准有着高达480MB/s的传输速率,利用此标准实现的数据输入输出接口,可以满足高速数据传输和实时处理要求[1]。紫外-可见分光光度计与上位机之间有大量的数据交换,基于RS232的传输方式满足不了快速数据传输要求,而基于USB2. 0传输方式具有高速传输能力,从而很好解决了紫外-可见分光光度计与上位机之间数据传输瓶颈问题。

　　1系统硬件组成

　　整个系统的硬件组成如图1所示[2]:

　　USB接口芯片采用的是CYPRESS公司支持2. 0版本的CY7C68013,它包括一个增强型8051内核、智能USB核、一个8. 5 kB片上RAM,真正体现了USB2. 0传输速度,包含通用可编程接口(GPIF),实现与外设的“胶连接”。设计采用128TQFP封装,带调试功能。由于其出色的USB2. 0解决方案,使复杂的USB通讯编程变成相对简单。

　　单片机采用的是Cygnal的C8051F020单片机,具有丰富的硬件资源。高速、流水线结构的C8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS),全速、非侵入式的在系统调试接口, 64 Kb可在系统编程的FLASH存储器, 4352 (4096 +256)字节的片内RAM,硬件实现的SPI、SMBus/I2C和2个UART串行接口, 5个通用的16位定时器, 22个中断源, 70%的指令执行时间为一个或两个系统时钟周期[3]。高性能的单片机与具有高速传输能力USB接口芯片配合,使下位机与上位机之间的传输速度有了很大的提高,减少了用户的等待时间。

　　2接口电路及工作原理

　　CY7C68013内部有一个GPIF(通用可编程接口),GPIF的核心是一个可编程的状态机,它可产生6个控制信号和9个地址信号以及接收6个外部和2个内部输入信号,既可通过编程也可用画图的方式来控制状态机,减小了设计上的难度。使用这种状态机能与外围器件进行无缝连接,如EIDE/ATA2PI, IEEE1284,Utopia等。内核CPU很少干预,因此可进行高速的数据传输。

　　接口电路如图2所示。

　　单片机C8051F020与光路系统连接的调理电路及控制步进电机电路图中没有画出,只画出了与CY7C68013管脚相联接的接线图。

　　CY7C68013管脚36, 37应上拉电阻, 35, 33应下拉电阻,否则上位机找不到USB设备.与GPIF有关的管脚:

　　FD [ 7.. 0 ]:上位机通过CY7C68013和C8051F020进行信息传输的数据线。

　　CTL[1.. 0]:为C8051F020提供读/写信号。CTL0=1时,准备往C8051F020写数据; CTL1=1时,准备从C8051F020读数据。

　　RDY[1.. 0]:为CY7C68013提供检测信号,检测C8051F020读/写是否准备好。RDY0=1表示C8051F020已准备好,可以接收数据; RDY1=1表示C8051F020数据已准备好, CY7C68013可以读取数据。