视频卡设计研究管理论文.doc

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1、视频卡设计研究管理论文摘要：本文介绍了一种基于USB2.0接口的MPEG视频卡的设计方案及其软硬件设计方法。关键词：USB；视频卡；MPEG；WDM通用串行总线(UniversalSerialBus，即USB)以其方便的即插即用和热插拔特性，以及较高的传输速率，成为PC领域广为应用的外设连接规范。目前，国内外普遍采用的是USB1.1规范，它支持两种传输速率：1.5Mbps和12Mbps，主要应用在低速传输要求的场合。2000年发布的USB2.0规范提供了480Mbs的传输速率，以满足更快的数据传输要求。为了使MPEG视频

2、卡快速地向PC机传送大量的数据，我们在设计MPEG视频卡与PC机的接口时采用USB2.0技术。对USB的设计与开发，我们是基于CYPRESS公司的EZ-USBFX2系列的CY7C68013芯片及其FX2开发包。1、硬件设计传统的采用PCI接口的MPEG视频卡,不但占用了有限的PCI插槽，安装不方便，而且不支持热插拔和即插即用。所以，在本设计中，我们选用USB2.0接口芯片对传统的MPEG视频卡进行了改进。改进后的USB2.0接口的方案如图1所示。该USB2.0接口的MPEG视频卡的工作原理为：音视频信号经AK4550音频

3、处理芯片及AA7113视频处理芯片进行A/D转换，将模拟信号转换成8bit的PCM格式的数字信号，传入SZ1510音视频压缩采集芯片进行处理，将编码调制PCM格式的数据转化为符合格式MPEG-1的混合影视文件，最后MPEG-1数据经USB接口芯片送给PC机作进一步的处理，如存储、显示等。设计中，我们选用的USB接口芯片是EZ-USBFX2系列的CY7C68013芯片。该芯片是针对USB2.0的，而且和USB1.1兼容，它支持两种传输速率：全速（Full_speed）12Mbps和高速（High_speed）480Mbps

4、，它不支持低速(Low_speed)1.5Mbps。该芯片的内部结构如图2所示。4学海无涯CY7C68013-128AC内部集成了一个增强的8051内核，它既与标准的8051兼容，又有诸多的改进：最高工作频率48MHZ，一个指令周期只需4个时钟周期，比标准的8051平均提高了2.5倍；2个UARTS端口；3个定时/记数器；扩展的中断系统及其更多I/O口等。CY7C68013内部集成的USB2.0的SIE能完成大部分USB2.0协议的处理工作，减少了用户对繁杂的USB协议的处理。另外，用户在开发时，可以利用GPIF和FIF

5、O方式实现与高速外围设备之间的逻辑连接，并进行高速数据的传输。在该改进方案中，我们选用的是GPIF方式，实现和Z1510之间的通信。2、软件设计USB软件设计包括三方面的工作：固件（Fireware）设计，驱动程序设计和主机端应用程序的设计。（1）固件设计设计中，我们考虑到MPEG视频卡要求快速地持续地传送大量数据，并对数据的完整性要求不太高，我们采用ISO传输方式。另外，我们让CY7C68013工作在GPIF模式下的FIFORead方式，最多可以传输4Gbyte（WORDWIDE=0）或word（WORDWIDE=1）

6、。外设的数据由于不需8051的处理，我们采用自动打包的方式（AUTOIN=1），直接从FIFO到SIE，这样有利于提高传输速率。其主要实现代码如下：voidTD_Init(){CPUCS=0X01;file&58//CLKSPD[1:0]=10;for48MHzoperation.GpifInit();……SYNCDELAY;EP6CFG=0XDA;file&58//端点配置：同步IN方式、缓冲大小1024字节SYNCDELAY;FIFORESET=0X80;//activateNAK_ALLtoavoidracecon

7、ditionsSYNCDELAY;FIFORESET=0X06;file&58//reset,FIFO6SYNCDELAY;4学海无涯FIFORESET=0X00;file&58//deactivateNAK_ALLSYNCDELAY;EP6FIFOCFG=0X0D;file&58//wordwide=1SYNCDELAY;……}（2）驱动程序设计在WINDOWS平台下，USB驱动程序由三部分组成：USB设备驱动程序，USB总线驱动程序和USB主控制器驱动程序，它们必须遵循WIN32驱动程序模型（WDM）。其中，WIND

8、OWS操作系统已经提供了处于驱动程序栈底的USB总线驱动程序和USB主控制器驱动程序。而USB设备驱动程序由设备开发者编写，它通过向USB总线驱动程序发送包含URB（USBRequestBlock）的IRP(I/ORequestPacket)，来实现USB外设之间的信息交换。当主机应用程序要对USB设备进行I/O操作