基于EZ－USB的電腦眼接口設(shè)計(jì)

　　片內(nèi)嵌有一個增強(qiáng)型的8051微控制器,4個時鐘的周期使它比標(biāo)準(zhǔn)8051的速度快3倍。

　　EZ-USB 2131Q有兩種同步傳輸方式：即普通讀寫方式和快速讀寫方式。在普通讀寫方式下,芯片從外部讀取或向外部寫入數(shù)據(jù)的速率不會超過1000字節(jié)/ms,而且數(shù)據(jù)傳輸指令只能一一列出,共要寫出1000行相同的指令。中間不能用循環(huán)來傳輸數(shù)據(jù),而且也沒有時間來加入其它指令。這種方式對于要求同步傳輸、每幀傳輸1023字節(jié)的設(shè)備是不可取的。在快速讀寫方式下,芯片可以在0.5ms內(nèi)從外部讀取或向外部寫入1023字節(jié)的數(shù)據(jù),并且還留有足夠的時間可以加入其它指令。

　　2 電腦眼與EZ-USB 2131Q的接口方案

　　2.1 電腦眼的USB單片方案

　　本文中電腦眼的傳輸速度為9幀/s,發(fā)送一場圖像數(shù)據(jù)約111ms;而USB采集一場圖像數(shù)據(jù)約108ms,電腦眼發(fā)送圖像數(shù)據(jù)和USB接收圖像數(shù)據(jù)的時間基本相當(dāng)。

　　根據(jù)EZ-USB 2131Q和電腦眼的總線其傳輸速率,可以利用外接存儲器來實(shí)現(xiàn)各功能塊的接口,電腦眼與EZ-SUB接口框圖如圖2所示。電腦眼通過8位數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù),如果保持電腦眼數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸,就用場同步和象素同步作為控制信號。EZ-USB2131Q具有8位輸入輸出數(shù)據(jù)線,多功能口可用來接收和發(fā)送控制信號,其地址線在快速傳輸模式下不可用。

　　芯片每幀從外部存儲器取數(shù)1023字節(jié),在電腦眼與EZ-USB 2131Q接口時,如果利用一個2KB的異步FIFO,電腦工作如下：在電路加電后,電腦眼的場同步控制信號時FIFO進(jìn)行初始化,然后電腦眼的象素同步信號選通FIFO的讀數(shù)據(jù)端口,將電腦眼采集的圖像數(shù)據(jù)寫入FIFO;當(dāng)FIFO中的數(shù)據(jù)量達(dá)到1KB時（即半滿時）,FIFO自動對半滿標(biāo)志端口置位,EZ-USB2131Q芯片內(nèi)的控制指令在USB的幀中斷時檢測到半滿標(biāo)志位后,發(fā)出快速讀數(shù)據(jù)控制信號,從FIFO中取出1023個字節(jié)的圖像數(shù)據(jù)存入芯片內(nèi)部的緩沖中。因電腦眼一場圖像的分辨率是384×287象素,一場圖像數(shù)據(jù)為110208（1023×107+747）字節(jié),在取完1023×107字節(jié)數(shù)據(jù)后,芯片在USB的下一幀中斷時檢測不到FIFO半滿置位標(biāo)志。為了保證電腦眼不中斷地采集數(shù)據(jù)而只能舍棄剩余的747字節(jié)的數(shù)據(jù),并且新的場同步信號的到來又會對FIFO進(jìn)行初始化,開始存入新一場圖像數(shù)據(jù)。這一接口電路雖然簡單,能實(shí)現(xiàn)圖像顯示,但通過USB口所顯示的圖像不完整。因此,設(shè)計(jì)了基于外接RAM的單片方案。

　　2.2 基于外接RAM的單片方案

　　介于上述接口方案存在的缺陷,即要保證電腦眼不間斷采集數(shù)據(jù)又要保證EZ-USB 2131Q芯片能獲取一場圖像的全部數(shù)據(jù),可以采取如圖3所示的另一種單片方案。上面提到過,電腦眼一場的圖像數(shù)據(jù)是110208字節(jié),要存入一場圖像數(shù)據(jù)就需要一個128KB的RAM。為了保證電腦眼不間斷地連續(xù)傳輸,在此單片方案中利用一個多路轉(zhuǎn)換器對兩個128KB的RAM進(jìn)行切換,分別存入電腦眼連續(xù)采集的兩場圖像數(shù)據(jù)。外接RAM的電路中,包含有3大功能塊：兩個128KB的RAM組成存儲功能塊、兩個地址發(fā)生器及一個多路轉(zhuǎn)換器,如圖3所示。存儲功能塊用于存儲電腦眼的一場完整圖像數(shù)據(jù),地址發(fā)生器用于存儲器的地址選擇,多路轉(zhuǎn)換器用于切換對存儲塊的工作路徑。