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基于USB2.0的DSP与PC通信接口的设计与实现
摘要：
本文介绍了一种基于USB2.0的数字信号处理器（DSP）与个人电脑（PC）通信接口的设计与实现方法。该设计使用了TMS320F28335DSP，具有高性能和低功耗特点，通过USB2.0接口与PC通信。本论文详细介绍了DSP和PC端的硬件设计及软件开发，同时解决了通信协议和数据接收传输的问题。该接口可以实现快速而可靠的数据传输，为各种DSP应用场景提供了一种有效的通信解决方案。
关键词：USB2.0，DSP，PC，通信接口，数据传输
引言：
随着各种数字信号处理（DSP）技术的发展，DSP应用已经越来越广泛。为了使DSP能够充分发挥性能，需要与其他设备（例如个人电脑）进行通信。现今常见的通信接口包括SPI，I2C，以太网等，但这些接口往往存在通信速率低、传输距离短、接口复杂等问题。由于其高速、远程接口、易于使用和广泛的设备支持等特点，USB2.0接口逐渐成为通信接口的首选。
本论文主要介绍一种基于USB2.0的数字信号处理器（DSP）与个人电脑（PC）通信接口的设计与实现方法。该接口使用TI公司的TMS320F28335DSP芯片，通过USB2.0与PC进行数据传输。论文中涉及到了硬件设计、软件开发，通信协议和数据接收传输等方面的内容，旨在为各种DSP应用场景提供一种有效的通信解决方案。
系统设计：
1.硬件设计
（1）TMS320F28335DSP芯片
TMS320F28335芯片是TI公司的一款数字信号处理器，它采用32位的RISC处理器核心，主频可达150MHz。该芯片内集成了多个模拟输入/输出、数字输入/输出和控制单元，可满足部分模拟信号的输入输出需求。在本设计中，TMS320F28335芯片采用32位总线结构，与外部设备（例如IO扩展板）进行通信。
（2）USB接口芯片
该设计采用TI公司的USB主控制芯片TUSB1310A，作为DSP与PC之间的数据传输的硬件桥梁。TUSB1310A芯片支持完整的USB2.0协议，并与DSP平台采用16位的数据总线连接。
（3）DSPPowerSupplyDesign
电源设计采用开关电源供电方案，为DSP提供3.3V电源。使用LM2673开关电源芯片，内置了开关管、控制器和反馈电路等模块，具有输出电压稳定、效率高、抗干扰性强等优点。
2.软件开发
软件开发主要包括DSP的程序开发和PC端应用程序开发两个部分。
（1）DSP程序开发
DSP程序开发采用TI公司的CodeComposerStudio（CCS）软件。程序主要实现了DSP与PC间的USB通信，包括USB上电初始化、USB协议封装、数据接收传输等功能。程序中使用了DSP的自带GPIO端口和定时器，以及TI公司的USBAPI库文件和USBCDC协议库文件。在数据传输过程中，为保证数据的完整性，使用了循环冗余校验（CRC32）算法对数据进行检验。
（2）PC应用程序开发
PC应用程序开发采用MicrosoftVisualStudio2010开发环境。应用软件主要实现了与DSP的USB通信协议解析和数据接收、显示等功能。使用C++语言编写程序，调用WindowsAPI和WINUSBAPI库文件实现USB通信的功能。
通信协议和数据传输：
（1）通信协议
本设计采用USBCDC（CommunicationsDeviceClass）协议实现DSP与PC的通信。CDC协议是从设备协议（DeviceClass）之一，用于定义由一台计算机控制的通信设备，例如调制解调器、数字信号处理器等。该协议允许设备模拟一个串口，实现数据的异步传输。
（2）数据传输
为保证数据传输的速度和可靠性，数据传输采用定长包和同步通信方式。在数据传输之前，需要通过一个控制端口向DSP端发送一个数据包的长度，这个长度信息用于判断接收的数据是否完整。传输时，采用定长包的方式将数据分拆成多个数据包分别发送，每个数据包固定长度为64B（USB2.0传输最大长度），且每个数据包带有一个包头，在这个包头中，记录了数据的包序号和校验信息。在数据传输之后，应用程序对数据进行异或校验操作，以检测数据传输的完整性。
实验结果：
本设计中的USB2.0通信接口成功实现了DSP和PC之间的高速数据传输。为了验证接口的性能，本文对其进行了性能测试。测试结果表明，单次数据传输时间不超过10ms，传输速度可达4MB/s左右，有效的解决了数据传输速度和可靠性的问题。
结论：
本文介绍了一种基于USB2.0接口的DSP与PC之间的通信接口的设计与实现方法。该设计采用了TMS320F28335DSP芯片和TI公司的USB主控制芯片TUSB1310A，通过USB通信协议和通信协议实现了高速数据传输。通过实验，验证了该设计的有效性。该接口可以广泛