基于USB接口的同步视频输出系统设计.PDFVIP

电子发烧友 电子技术论坛 基于USB 接口的同步视频输出系统设计 杨春艳 张桂林 张留洋 王健 华中科技大学图像所 湖北 武汉 430074 （“十五”国防预研基金项目） 摘要：介绍了一种实用的基于USB 2.0 协议的同步视频输出系统的设计。系统采用CYPRESS 公司的FX2 USB 控制器，采用GPIF 模式，硬件设计简化，能依据PAL 制电视标准与主机 同步输出视频图像。 关键词：USB2.0 协议 视频图像 PAL 制 GPIF 中图分类号：TP273 文献标识号：A Real-Time Image Transmission Based On USB 2.0 Yang Chunyan Zhang Guilin Zhang Liuyang Wang Jian Abstract: A real-time image transmission system designing based on USB 2.0 is presented. In the system the FX2 USB chip is configured in GPIF, and the system can shows image according to PAL rules, and the system hardware is clear. Keywords: USB 2.0 ;video image ; PAL; GPIF 在信息技术日新月异的今天，人们对视频图像传输的需求越来越迫切，要求越来越高， 而整个图像传输系统的瓶颈在于视频图像的信息量很大，而且传输的过程中容易出现延时、 抖动、失真等现象，因此在选择视频图像传输的总线要求速度高，错误率低的特点。目前视 频图像实时传输采用的总线主要有PCI 、1394 以及USB 。三者比较而言，USB 2.0 高速传输 协议，兼有快速、通用、可靠、省电、热插拔等优点，比传统基于PCI 总线、1394 总线的 视频输出系统，具有更强大的通用性和灵活性。特别是在需要利用笔记本电脑等便携设备进 行视频输出的场合 本文介绍的同步视频输出系统，由作为外设的视频输出接口卡和主机上的应用软件两个 部分组成，采用通用串行总线（USB ）实现视频图像数据的传输，并依据PAL 制电视标准 与主机同步视频显示，画面流畅清晰。 1.视频输出接口卡硬件结构和工作原理 1.1 视频输出接口卡的硬件结构 视频输出接口卡的结构框图如图 1 所示，主要由内置MCU 的USB 接口芯片、图像存 储SRAM、以及D/A 图像输出三个部分。各部分的主要功能为：USB 接口芯片和主机通信， 将主机的视频图像数据按照一定时序通过USB 电缆写入SRAM 保存；SRAM 芯片负责数字 视频信号的存储；D/A 图像输出部分将数字视频信号转换成模拟视频信号，按照PAL 制式 进行输出显示。 1.2 视频图像传输和存储显示 本系统视频图像数据是通过USB 电缆传输，USB 电缆包含4 根电线：Vbus ，D ＋，D －和GND 。数据以480M 高速信号在D ＋和D －信号线上差分传输，而收发器在USB 接口 控制芯片上，不需要外部电路。 USB 接口部分是本系统最为重要的通信部分。USB 接口控制芯片采用的是 CYPRESS 电子发烧友 电子技术论坛 公司的EZ USB FX2 系列CY7C68013 芯片。它内部集成带8KB 片内RAM 的增强型51 系 列MCU 、16 位并行地址总线、8/16 数据总线、IIC 总线、4KB FIFO 存储器以及通用可编 程接口GPIF，串行接口引擎SIE 和USB 收发器，是USB 2.0 的完整的解决方案。 串行接口引擎智能SIE 通过包排序、信号产生/检测、CRC 产生/校验、NRZI 数据编码、 位填充和包标识产生/解码来处理USB 通信协议，并保证传输到USB 电缆上的数据字节以 LSB 开头。它使MCU 从繁琐的USB 协议中脱身，集中注意力放在控制数据的输入和输出。 FX2 内部集成的高速MCU 为增强型8051，功能较传统的8051 系列单片机强大，但在 代码的编写上兼容，使