射线工业犆犜数据传输系统的设计（下）

２ 软件设计 Ｆｉｇ．２ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＥＺＵＳＢＦＸ２ａｎｄＦＰＧＡ 图２ ＥＺＵＳＢＦＸ２与 ＦＰＧＡ 的连接 传输系统软件包括 ＦＰＧＡ 控制程序、固件程序、驱动 程序和 ＰＣ端应用程序。 ２．１ 犉犘犌犃程序设计 ＦＰＧＡ 子系统原理框图如图１所示。ＦＰＧＡ 主要完成 接受串行数据和发送数据到 ＥＺＵＳＢＦＸ２ 模块。ＦＰＧＡ 子系统将由探测器发出的多路串行数据接收并缓存，然后 等到数据缓存到一定程度后，将其传送给 ＥＺＵＳＢＦＸ２芯 片，随后 ＵＳＢ芯片会自动将数据通过 ＵＳＢ 方式传给上位 机。

ＦＰＧＡ 内部包含两个通道：数据通道和命令通道。 数据通道中流经的是投影数据（每一次探测器照射时 每一个通道所获得的数据），如图１所示，各个通道的投影 数据首先被存到各自对应的缓存 ＦＩＦＯ 中，等到 ＦＩＦＯ 中 的数据达到一定的数量（这里设置为５１２）后，ＦＰＧＡ 将各个 ＦＩＦＯ 的若干（这里为５１２）数据传送到 ＥＺＵＳＢ ＦＸ２的端点缓冲区。

命令通道主要用于配置命令的传输，当上位机发出配置命令后，ＵＳＢ将命令通过 ＳｌａｖｅＦＩＦＯ 的方式传给 ＦＰＧＡ，随后 ＦＰＧＡ 将接收的命令数据存储在配置 ＲＡＭ 中，最后 ＦＰＧＡ 内部的命令配置模块通过查询配置 ＲＡＭ 中值的变化来判断是否应该向探测器发送命令。

ＦＰＧＡ 程序共包含７个模块，如图３所示。其中同步 ＦＩＦＯ 和配置 ＲＡＭ 采用 ＡＬＴＥＲＡ 的ＩＰ；串行接收 模块和串行发送模块主要完成串行数据的收发；配置 ＣＰＵ 模块对配置 ＲＡＭ 的状态进行监控，如果查询到配 置 ＲＡＭ 的值改变，则通过串行发送模块将改变的值发送至探测器；配置 ＲＡＭ 存储配置命令同步 ＦＩＦＯ 存储 投影数据总线仲裁模块控制 ＦＩＦＯ 数据总线和配置 ＲＡＭ 总线，它保证命令配置的及时性和数据传输的完整 性；ＳｌａｖｅＦＩＦＯ 接口模块实现 ＦＰＧＡ 与 ＥＺＵＳＢＦＸ２的通信。

２．２ 固件程序 ２．２．１ 固件的作用 固件是指运行在 ＥＺＵＳＢＦＸ２（ＣＹ７Ｃ６８０１３Ａ）中增强型８０５１ＥＥＰＲＯＭ 里的可执行代码。固件的开发可 采用汇编语言或 Ｃ５１，然后编译成１６进制文件（．ＨＥＸ 文件）写到 ＦＸ２中的代码区，从而实现设备端的编程， 完成特定功能。固件程序主要完成以下工作： ①初始化工作，包括设置一些特殊功能寄存器的初始值，以实现所需的设备属性或者功能；

②辅助硬件完成设备的重枚举过程，包括模拟设备的断开与重新连接，对收到的设置包进行分析判断，从 而对主机的设备请求作出适当的响应，完成主机对设备的配置任务； ③对中断的处理； ④数据的接收与发送； ⑤外围电路的控制。 ２．２．２ ＵＳＢ器件与 ＰＣ的通信 ＵＳＢ器件在微控制器的控制下与 ＰＣ 端应用程序进行通信，从而实现 ＵＳＢ 数据收发，基本过程是：当 ＵＳＢ外设接到主机上的时候，主机首先列举设备，之后通过缺省端点 ＥＰ０下载固件程序到其片内 ＲＡＭ，接下 来重列举设备，用下载到其内部 ＲＡＭ 的固件配置设备，即用户所设计的模式，根据用户定义的固件程序中的 ＶＩＤ和 ＰＩＤ，找到设备的功能驱动程序，从而完成设备的配置过程。传输数据过程中，发送的数据以包（Ｐａｃｋ ｅｔ）的形式写入期间的缓冲区（ＦＩＦＯＢｕｆｆｅｒ），当缓冲区被写满或者数据发送完毕后，ＵＳＢ设置寄存器满标志。 如果主机准备接受数据，则向功能设备端点发出读令牌包，端点通过判断端点类型和是否准备发送数据响应请 求，完成数据传输后，通过握手包来完成整个通信过程。 ２．２．３ 从属 ＦＩＦＯ 模式固件程序开发 ＦＸ２提供了２种接口模式：从属 ＦＩＦＯ 和通用可编程接口。数据传输系统采用从属 ＦＩＦＯ 模式，其固件主 要包括７个文件：ｄｓｃｒ．ａ５１，ｌｓｅｃｙＪｍｐＴｂ．ａ５１，ｌｓｅｃｙ．ｈ，ｌｓｅｃｙｓｄｌｙ．ｈ，ｌｓｅｃｙｒｅｇｓ．ｈ，ｍａｉｎ．ｃ和ｆｕｎｃｔｉｏｎ．ｃ。 固件存储在 ＰＣ上，当设备与主机连接时，固件通过软配置从主机装载到 ＥＺＵＳＢＦＸ２片内 ＲＡＭ 中执 行。