琦 田敬民 来源：《电子技术应用》

     摘要：对以cmos视频传感器为核心的数字图像设备（电脑眼）与usb接口进行了研究，并利用anchor公司的ez-usb2131q芯片设计了一种基于外接ram的单片方案，实现了电脑眼的usb接口。

     关键词：电脑眼

     usb总线 视频传感器 帧 固件

     usb作为一种新的扩展接口，主要致力于计算机-电话一体化和应用类消费产品。它的数据传输速率比串/并口都要高。usb总线具有时分复用的特点，多个不同速度的usb外设可以通过集线器同时连接到同一台计算机的同一个usb中上，在usb总线带宽允许的情况下，多个外设可以同时工作而不相互影响。usb传输速率适用于中、低速外设。高速模式下，usb支持实时的视频、音频和压缩的视频数据传输。本文对于cmos视频传感器为核心的数字图像设备（电脑眼）与usb接口进行了研究，并利用anchor公司的ez-usb

     2131q芯片设计了一种基于外接ram的单片方案，实现了电脑眼的usb接口。

     1 usb概述与ez-usb 2131q芯片介绍

     通用串行总线（universal serial bus）适用于usb的外围设备连接到主机，通过pci总线和pc内部的系统总线连接，实现数据的传送。同时usb又是一种通信协议，支持主系统和其外围设备之间的数据传送。在usb的网络协议中，每个usb的系统只能有一个主机。

     1.1 usb的基本特征

     usb是一种层状的星形拓扑，其根部是主机控制器，usb器件直接与根部接口连接实现其功能。若多个器件同时行使其功能，就要通过集线器来扩展，但扩展层不能超过5层。usb器件支持热插拔，而且可以即插即用。usb一般支持两种传输速度，即低速1.5mbit/s和高速12mbit/s，在usb2.0版本中其速度提高到480mbit/s。

     usb通过四根电缆线连接，两根用于电源线，两根用于差动数据线（d+和d-）。主机是usb通信的中心，它控制和分时连接器件。主机是唯一可利用系统资源的。主机控制器经根集线器初始化交易，主机控制器每毫秒开始一帧（usb2.0中每1/8毫秒开始一帧称微帧），在这一帧或1/8帧中，外设与主机进行数据通信。主机对多个外设进行交易，并对外设请求的带宽进行分时。

     usb有四种传输方式用不同类型垢数据。控制传输，主要用于设置、命令和状态信息；中断传输，与一般的中断概念不同，主要用于键盘、鼠标等少量数据的传输；批量传输，主要用于打印机、扫描仪等大量数据传输；同步传输，用于视频、声音等实时传输。

     同步传输方式下，数据传输保持固定的带宽和延时，保证了数据传输速率的稳定性。

     usb有诸多优点，适合于与视频电脑眼的接口。本文应用一种内置微控制器的usb芯片，设计了一种同步传输方式的单片方案。

     一般来讲，usb的控制芯片有两种类型，一种是mcu（微控制器）集成在芯片里面的产品；另一种是单独的一个芯片实现usb的engine功能。

     考虑到usb传输速率较高，如果利用只实现engine功能的芯片，外加一个普通微控制器（如8051），其处理速度就会很慢而达不到usb传输要求。usb外设作为消费类产品的目的之一在于降低产品成本，如果采用高速微处理器（如dsp），满足了usb传输速率，但成本较高。在各方面比较下，选择了内置有微控制器的芯片ez-usb

     2131q。

     1.2 ez-usb 2131q芯片介绍。

     ez-usb 2131q内部框图如图1所示。它是anchor公司的一种内嵌有微控制器的80脚的usb芯片，包含有3个8位多功能端口，8位数据端口、16位地址端口、两个usb数据端口和其它输入输出端口。

     其采用了一种基于内部ram的解决方案，允许客户随时不断地设置和升级，不受端口数据、缓冲大小、传输速度及传输方式的限制。