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1、编号 本科生毕业论文基于USB2.0数字相机的设计The Subject of USB2.0 based on the design of digital camera2009年 6 月 摘要 随着电脑外设和数码产品的不断发展，各种设备与PC机之间的接口成为当前需要解决的难题。USB是由Intel，Compaq，Microsoft等七家着名的计算机和通信公司于1994年推出的通用串行总线，它的出现大大简化了PC机和外设的连接过程，使PC机接口的扩展变得更加容易。USB具备其它总线无法比拟的优点，比如支持热插拔、传输速度快且稳定、低耗能等等。目前，USB己成为微机与外围设备通信的首选接口。尤其是
2、USB2.0协议的发布，是USB技术发展史上的里程碑，它在USB1.0的基础上有了质的提高，其理论传输速度可达到480Mb/s，为计算机与外设的高速数据交换提供了可能。 本文对USB接口技术的基本原理进行了较详尽的研究，详细介绍了基于USB2.0的应用系统的基本组成框架。考虑到数字成像和USB技术都是近些年来的热点技术，本文以一种USB2.0的图像采集系统为实例，给出了该系统的解决方案。文章首先概括的介绍了USB形成的背景、USB接口的优点、USB层次结构、USB的通信协议、USB的数据传输方式等等。然后，重点论述了基于USB2.0技术的图像采集系统的设备端和主机端软、硬件的设计与实现方法。在
3、硬件方面，在对USB接口芯片CY7C68013和CMOS图像传感器芯片OV7620的功能结构进行分析的基础上，提出了系统硬件电路的设计方案，就主要功能模块的实现进行了论述。在本设计中，选用OV7620实现视频图像的采集，选用Cypress公司的USB接口芯片CY7C68013实现图像采集系统中的接口功能，完成图像数据的传输;在软件方面，详细地介绍了USB接口芯片的固件程序、驱动程序的开发流程。关键词:USB2.0，OV7620，CY7C68013，固件，驱动程序 Abstract With the development of PC peripherals and digital produc
4、ts，the interface andconnection between them and PC has become a difficult problem. The USB Specification was proposed by Intel，ComPaq，MicrosotfnadohtereomPnaiesin1994，its emergence simplified the connection between PC and PC peripherals，and made PC interface extension to become more easier. It has m
5、ore advantages than other bus，such as supporting of hot insert&Plug，high transmission speed and low expense. Now USB has been widely used in PC peripherals and it has become one of the best selections in many buses. Especially the 2.0 revision of the USB specification is issued，which is the landmak
6、in the USB history. Its transmission speed Is 480Mb/s. So its Possible to realize the high transmission speed bewteen PC and the Peripherals. This paper researched the basic principle of USB technology in detail，and introduced the basic frame of an application system based on USB2.0 in detail. In co
7、nsideration of the digital imaging and USB technology are hot techniques in recent years，we select a USB2.0 image acquisition system to be example，and give the solution of that system.The paper generalized the developing background and theadvantages of USB，the hierarchical structure Including protoc
8、ol，and transmission means of data etc briefly. Then the design and implementation of the hardware and software on both host and device sides of an image acquisition system based on USB2.0 are demonstrated in detail. In hardware segment, after analyzing the features of USB interface chip CY7C68013 an
9、d CMOS image sensor OV7620, the paper proposes the layout o f the circuit design and the implementation of the main functional modules is introduced in detail，In this design，we select CMOS image sensor OV7620 to complete the image acquisition, and select USB interface chip CY7C68013 to complete the
10、image transmission. In software segment firm ware design and device driver areintroduced in detail.KeyWords:USB2.0，OV7620，CY7C68013，Firmware，Drvier目录第一章：绪论11.1USB总线技术发展过程及现状11.2USB总线的优势11.3图像采集系统的概述11.4论文主要研究内容和主要工作2第二章 ：系统框架32.1 USB2.0规范概述32.2系统的硬件构成8第三章 系统硬件设计123.1 系统总体方案与基本原理123.2图像采集电路设计123.3 EE
11、PROM电路设计133.4 CY7C68013与0V7620连接143.5 电源设计153.6电源转换电路设计153.7 时钟电路的设计16使用外部晶体振荡电路和内部振荡器。晶体连接到单片机芯片的X1和163.8 SRAM电路的设计17第四章 系统软件设计194.1图像采集系统设计194.2 USB接口芯片的初始化程序设计21SYNCDELAY;21SYNCDELAY;22SYNCDELAY;224.3USB设备请求的处理程序224.4CY7C68013的I2C子程设计234.5GPIF接口编程254.6批量传输的实现26SYNCDELAY;27SYNCDELAY;27SYNCDELAY;27
12、4.7 USB设备描述符27第五章 结论30第六章 参考文献31致谢32 第一章：绪论 1.1USB总线技术发展过程及现状 作为计算机外设接口技术的重要变革，USB在传统计算机组织结构的基础上，引入了网络的拓扑结构及其设计思想1。USB具有终端用户的易用性、广泛的应用性、带宽的动态分配、优越的容错性能、较高的性能价格比等特点，方便了外设的增添，适应了现代计算机多媒体的功能拓展，己逐步成为计算机的主流接口。USB总线从诞生起便引发了一场产业革命。它以灵活、方便、应用范围广、通信稳定、成本低廉等优点，使得PC的接口纷纷从串行口和并行口转到USB总线上来。SB2.0标准于2000年4月提出2，它的传
13、输速率达到了480Mb/s，比它之前的USB1.1标准的12Mb/s快了40倍。速率瓶颈的突破使USB的应用领域得到了很大的拓展，原来由于速率限制而不适合用USB的大容量硬盘、高品质摄像头、高分辨率扫描仪等设备都可以使用USB2.0接口。 1.2USB总线的优势 USB3(Universal Serial Bus)通用串行总线由Intel提出，它是一种快速的、双向的、同步传输的、廉价的并支持热拔插的串行接口。USB技术的应用是计算机接口技术的重大变革，同以上两种接口总线相比，USB具有不可比拟的优点: 1.USB可连接多达127个外设，简单方便的扩大了PC机接口能力。 2.对于PC用户来说，U
14、SB实现了真正的即插即用和热插拔，当用户需要将外设连接到PC机上进行功能扩展时，只需要将外设的连线插入PC机的USB接口上就可以了，其余由操作系统来完成。 3.USB规范具有良好的向下兼容性，如USB2.0的主机控制器就能很好地兼容USB1.1的产品。 4.USB技术具有开放性，是非营利性的规范，得到了广泛的工业支持。 5.不管是硬件设计或是数据传输的协议，USB都很稳定。USB驱动程序、接收器以及电缆的硬件规范，都会尽量减少噪声干扰产生的错误数据。 随着USB2.0版本的发布，USB越来越流行，它己经成为一个标准接口。目前市场上出售的所有PC机都支持USB，而且很多外设只推出了USB版本，如
15、移动硬盘等。可以预见，USB的应用肯定会越来越广泛，其传输速率也会越来越高。1.3图像采集系统的概述随着数码产品的不断普及，摄像头的应用范围在不断的扩大，摄像头中的核心部件-图像传感器的用量也在日益增长，由于CCD图像传感器成本等因素的限制，近几年CMOS图像传感器的用量急剧上升，特别在手机、数码照相机的应用。与CCD相比，CMOS器件则是一种可大规模生产的集成电路，具有成品率高、价格低等特点。相对于CCD而言，CMOS器件技术有一些明显的特点4：其一，集成度高；其二，价格低廉，CMOS器件结构简单，从而成品率高，制造成本低。因此，大量的摄像头生产商都选用了CMOS图像传感器作为其摄像头的传感器。 随着CMOS摄像头的图像象素增加，对传输摄像头数字图像的通道速度要求越来越高。对百万象素以上的摄像头，就要求几十兆的传输速度。因此，研究高速的数字图像传输接口对CMOS数字图像摄像头的生产和应用有着很重要的意义。 1.4论文主要研究
