李玉山 来源：《电子技术应用》

     摘要：讨论了基于usb（universal

     serial bus）接口的数字摄像系统的实现。该系统使用cypress-p.htm" target="_blank" title="cypress货源和pdf资料">cypress公司的ez_usb系列芯片，并利用其开发板来实现数字摄像系统。该系统完全符合usb1.1协议，是一个新型的多媒体设备。

     关键词：usb

     摄像系统 i2c总线 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。它的数据传输率比标冲串/并口高。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口上，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。

     在视频会议和可视电话等多媒体应用中，具有数字接口摄像系统（camera）是其关键的部件。它完成视频图像的采集、处理，并通过数字接口把信号送进计算机显示，作进一步处理。

     1 usb数字摄像系统原理

     1.1 usb简介

     通用串行总线（universal serial bus）适用于usb外围设备连接到主机上，通过pci总线与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，支持主系统与其外设之间的数据传送。在usb的网络协议中，每个usb的系统只能有一个主机。

     usb是一种层状的星形拓扑，其根部是主机控制器，usb器件与根据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器件支持热拔插，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和全速12mbits/s，在usb2.0版本中其速度提高到480mbits/s。

     usb有几种用于不同类型的数据传输方式。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。

     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的传输速率，但成本较高。经多方面比较选择了cypress-p.htm" target="_blank" title="cypress货源和pdf资料">cypress公司的内置微控制器芯片ez-usb

     2131q，开发了具有usb接口的数字摄像系统。

     1.2 系统的原理图

     系统的原理图如图1所示。

     整个系统以ez-usb为核心，通过i2c总线控制电路对数字camera芯片的工作状态进行控制，数字图像数据通过数据转换电路送入数据缓冲区，usb总线控制器从数据缓冲区中读取数据。与计算机的通讯则通过usb接口实现。

     2 usb数字摄像系统硬件

     2.1 ez_usb 2131q芯片介绍

     ez_usb 2131q内部框图如图2所示。它是cypress公司的内嵌微控制器的80pin的usb接口控制芯片，包含3个8位多功能端口、8位数据端口、16位地址端口、2个usb数据端口和其它输入输出端口。

     ez_usb 2131q芯片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、缓冲大小、传输速度及传输方式的限制。

     片内嵌有一个增强型的8051微控制器，与标准的8051相比，其速度快3倍。它通过内部ram编程和数据存储，这样使得芯片具有软特性。usb主机通过usb总线下载8051程序代码和设备特征到ram中，然后ez_usb芯片作为一个由代码定