基于USB2.0的AOS帧同步信号发送器的设计与实现

论文摘要

本文阐述了一种基于USB2.0的高级在轨系统（AOS）帧同步信号发送器的设计与实现。课题背景是国际空间数据咨询委员会（CCSDS）为载人航天而设计了高级在轨系统（AOS）系列标准,利用AOS可以在空间系统与地面系统之间双向对称地传送数据。目前各航天大国都在逐步采用AOS数据标准,因此对AOS的关键基础设备——帧同步信号发送器的研究也就具有非常重要的意义。帧同步信号发送器工作在AOS系统的物理层,作用是将来自虚拟信道访问层（VCA）的虚拟信道协议数据单元（VC-PDU）加上CCSDS规定的4字节帧同步码1ACFFC1D,将数据串行发出（AOS定界功能）,并在上层无足帧数据时发送空帧以保持数据不断流（填充产生功能）。本设计采用Cypress公司支持USB2.0协议标准的EZ-USB FX2系列之CY7C68013芯片作为帧同步信号发送器的USB接口芯片,在uVision2开发环境下利用Keil C51完成了满足帧同步信号发送器基本要求的固件设计,具体采用了批量传输方式、大端点三缓冲设置、定时器中断方式的同步脉冲和数据的发送、软FIFO方式数据存放以及I2C总线下的LED显示等技术,最后协助编写USB底层驱动程序实现了固件自动下载。经过测试,所设计的帧同步信号发送器基本达到了课题所要求的基本原理性设计与验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 相关技术发展现状
• 1.3 课题及论文的主要内容
• 1.3.1 帧同步信号发送器简介
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 USB总线技术
• 2.1 USB总线的优点
• 2.2 USB总线系统的描述
• 2.3 USB总线系统的拓扑结构
• 2.4 USB总线的数据传输类型
• 2.5 USB通信的分层模型
• 2.6 USB总线系统硬件连接
• 第三章 U582.0 接口芯片EZ-USB FX2
• 3.1 USB接口芯片选择
• 3.2 EZ-USB FX2 基本特征
• 3.3 EZ-USB FX2 的增强型8051 处理器
• 3.4 EZ-USB FX2 程序数据存储器结构
• 3.4.1 内部数据RAM
• 3.4.2 外部程序存储器和数据存储器
• 3.5 EZ-USB FX2 的端点
• 3.5.1 量子FIFO
• 3.5.2 端点缓存
• 3.6 EZ-USB FX2 的中断机制
• 3.7 EZ-USB FX2 的枚举和重枚举
• 第四章 帧同步信号发送器的设计方案
• 4.1 帧同步信号发送器设计总体方案
• 4.2 各功能模块设计方案
• 4.2.1 USB总线的接口模块（硬件部分）设计方案
• 4.2.2 USB端点数据传输模块设计方案
• 4.2.3 USB接口芯片与FIFO连接模块设计方案
• 4.2.4 同步发送模块设计方案
• 4.2.5 数据并串转换模块设计方案
• 4.3 各功能模块设计方案的实现方法
• 第五章 帧同步信号发送器的硬件平台
• 5.1 SY2200 EZUSB FX2 硬件资源
• 5.2 帧同步信号发送器所要引出的三线
• 5.3 帧同步信号发送器硬件平台搭建
• 第六章 帧同步信号发送器的固件设计
• 6.1 USB端点数据传输模块的实现方案
• 6.2 USB接口芯片与FIFO连接模块的实现方案
• 6.3 同步发送模块的实现方案
• 6.4 数据并串转换模块的实现方案
• 6.5 固件编程的具体实现
• 6.5.1 USB端点数据传输模块和FIFO连接模块的固件实现
• 6.5.2 同步发送模块和数据并串转换模块的固件实现
• 6.6 固件设计总结
• 第七章 帧同步信号发送器的调试、固化及测试
• 7.1 帧同步信号发送器的硬件调试
• 7.2 帧同步信号发送器的固件调试
• 7.3 底层驱动的开发及固件的固化
• 7.4 帧同步信号发送器的测试
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间取得的科研成果
• 个人简历