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射线工业犆犜数据传输系统的设计

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射线工业犆犜数据传输系统的设计(下)

2022-07-27 23:19:18 阅读: 发布人:纵横智控

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。

RTU/DTU/边缘网关/物联网平台

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。

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