[发明专利]基于FPGA技术的USB接口驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于USB接口驱动装置。

背景技术

年来，随着互联网和通信技术的飞跃发展，人们也不再满足于只用简单的文字、声音进行交流，而更加倾向于使用图、文、声并茂的动画和多媒体进行交流，如视频会议、电子商务、远程医疗和远程监控等都是视频图像应用的一个热点。可以预见，二十一世纪将是视频图像广泛应用的世纪。但是由于视频图像本身具有庞大的数据量，给传输和存储带来了困难，从而极大的制约了视频图像应用的发展速度。例如，按CCIR 601建议，普通质量的电视信号数字视频的码率约为216Mb/s，而高清晰度电视HDTV则在1.2Gb/s以上，如果没有高效率的压缩技术，真是难以传输和存储。

鉴于以上原因，高效视频采集系统应用而生。视频采集是解决视频信息的获取问题，由于数字化信号的诸多优点，我们更愿意得到的是数字信号。数据采集主要包括模拟信号的获取，模拟信号的数字化，以及数字信号的必要处理。

当前市场上虽然出现了各种各样的视频采集板卡、视频采集系统，但均因其处理功能过于简单，工作环境要求度高，或系统性能不高，有些甚至由于硬件组件造型不当，导致系统总体配合差，出现瓶颈等原因，不能满足本系统的特殊需求。因此，必须自行设计新的视频采集系统。

本发明的目的就是设计一个基于FPGA(现场可编程门阵列)技术的视频信息采集系统，实现视频信息的采集、存储、显示和发送。基于FPGA的设计技术是发展迅速的一项技术。使用FPGA作为视频采集系统的核心控制处理部分，可以充分利用FPGA所具有的可编程、控制逻辑实现方式灵活的特点，使设计出的视频采集系统具有很强的通用性、灵活性和使用性.

对FPGA在视频采集系统硬件流程控制中的使用进行研究与实践，并且开发出具有自主知识产权的IP控制核，无疑会使我国逐渐摆脱对国外类似核心控制芯片的依赖，具有良好的经济核社会效益。

基于FPGA的视频采集系统的设计和实现，可以广泛地应用于视频监控、信息家电、智能小区、远程抄表等领域，而且经过进一步开发和完善，还可以应用于更广阔地领域。

视频采集系统对数据的处理是基于FPGA芯片来完成的，从FPGA芯片出来的数据是高速的，但是经过选用USB芯片之后出来的数据传输率就严重地降低了，这是非常可惜的。现阶段对于USB接口驱动的设计的实现，一般都是通过采用现成的USB芯片，根据芯片的特性来进行驱动程序设计。USB接口驱动采用现成的芯片进行设计，结构使FPGA控制芯片输出的高速数据再经过USB芯片之后，它的速度就明显变慢，无法满足实时的数据采集系统。

发明内容

为了克服的USB接口驱动装置的数据传输速度慢、不能适用于实时数据采集场合的不足，本发明提供一种高速数据传输、适用于实时数据采集场合的基于FPGA技术的USB接口驱动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于FPGA技术的USB接口驱动装置，USB接口驱动装置设置全局的复位端reset和外部时钟，所述的外部时钟包括两个时钟域；所述的USB接口驱动装置包括：数据产生模块，用于当采集到reset的低电平时，产生1到20的20个数据；CRC(循环冗余码校验)检验模块，用于根据移位寄存器来实现，在一个时钟周期内，对对进来的8位并行数据进行了8次移位得到16位比特的CRC校验值；每一次移位进来8位中的一位数据，数据进来的顺序是从高位到低位；数据和CRC校验码的排序模块，用于把数据和CRC校验码同时输入到这个模块，进行排序后输出；添加同步字段和PID字段模块，用于在数据到来前，在数据前面加上80H，C3H两个8bit的头；并串转换模块，用于以输出时钟作为触发时钟，设置一个3bit取数计数器i，来一个时钟加1，当i计到7时自动回到0；当为0时从输入端取数据进行寄存，然后在每个时钟上升沿触发下，从低位到高位的顺序依次输出8个bit；位填充模块，用于将串行的数据存到RAM(随机存取存储器)中，当RAM中有数据放置时，开始对RAM中的数据输出，同时设置一个计数器对数据中的1进行计数，当读到的数据是1时，计数器加1；否则清零；NRZI编码模块，用于对输出的数据进行编码，当输出数据为1时，保持前一个数据的值一个时钟；当输出数据为0时，输出值跳变；数据输出模块，用于将编码后的数据输出。

所述的两个时钟域为1.5M和12M。