0 引言

存儲測試是指在對被測對象無影響或在允許范圍的條件下，在被測體內置入微型數據采集與存儲測試儀，現場實時完成信息的快速采集與記憶，然后回收記錄儀，由計算機處理和再現測試信息的一種動態測試技術。經過近三十年的發展，存儲測試技術不斷成熟，已成功應用于火炮膛壓測試、彈載全彈道參數測試、車輛機械運動部件工況參數測試、石油井下壓力測試、爆炸沖擊波場測試、人體運動及生理參數測試、載人航天測試等諸多領域，在軍工測試領域和國民經濟建設中發揮著重要作用。

接口電路是測試系統與外部計算機進行數據傳輸的通道，是存儲測試系統的重要組成部分。文獻表明南京理工大學和北京理工大學研究的存儲測試系統主要采用串行接口，而文獻表明中北大學研究的存儲測試系統串口和并口兼而有之，視實際使用情況而定。眾所周知，串口使用受波特率的限制，制約了存儲測試系統與計算機數據傳輸的效率。并行傳輸是一種效率較高的傳輸方式，利用計算機并口的EPP模式可以實現大于300 KB／s的穩定傳輸率，然而現在大多數計算機已不再配置并口，USB接口成為計算機對外數據傳輸的主要通道。因此，開發適于存儲測試系統集成的USB接口成為存儲測試技術發展的一項重要內容。

1 USB協議及集成芯片

USB全稱是通用串行總線(Universal Serial Bus)，目前以USB 2．0規范應用最為普遍。USB 2．0規范的理想傳輸速率為480 Mb／s(60 MB／s)，足以滿足大多數外設的速率要求。USB 2．0是一種復雜的傳輸協議，這給USB接口的設計和開發帶來很大難度。文獻的研究表明，在應用層對數據采集系統進行USB接口設計時，可以選擇集成USB協議的專用芯片進行二次開發，從而降低了系統開發難度。通過查閱大量文獻，本文選用FTDI公司的FT245R芯片進行USB接口設計。

FT245R符合USB 2．0規范，具有功能強、體積小、傳輸速度快、易于與微處理器接口等特點，非常適合在嵌入存儲測試系統中進行接口設計。FT245R可以方便地實現USB主機與外設MCU，CPLD的接口，其數據傳輸速率可達1 MB／s。FT245R內部集成了256 B的接收FIFO和128 B的發送FIFO，大大提高了USB主機與外設的通信質量。另外，FT245R還具備3．3 V的LDO調整器、USB數據時鐘恢復PLL及USB數據收發器，且E2PR OM接口邏輯單元可外接串行存儲器，以實現VID，PID，序列號和設備描述符的存儲。FT245R大大簡化了外圍電路，使接口設計更趨于小型化，符合存儲測試系統微小體積的要求。

2 接口硬件設計

USB接口設計以單片機和FT245R為核心器件，原理如圖1所示。由于FT245R將涉及USB協議的高速信號全部集成在芯片內部，從而降低了系統對單片機性能的要求。本設計選用了Microchip公司的中檔單片機PIC16F877，該單片機最高工作時鐘為20 MHz，有5個并行I／O端口，13個中斷源，完全滿足同時對FT245R和存儲測試系統進行控制的要求。

圖1中，SRAM是集成于存儲測試系統中的靜態存儲器，測試過程結束后，SRAM存滿了測試數據。單片機在USB接口中起到橋梁的作用，其I／O端口中的PORTD以及PORTC的低四位與SRAM中的12 b數據位相連，作為數據總線。同樣，單片機的PORTB端口與F245R中的8b數據位相連，成為另外一條數據總線。SRAM中3個與存取操作有關的控制信號分別與單片機的RA0，RA1和RA2相連，而FT245R的4個與數據傳輸有關的控制信號則與單片機PORTC端口的高四位相連。在硬件設計中，兩條數據總線是有區別的。SRAM到單片機的數據總線是單向的，數據只能從存儲器傳向單片機。單片機與FT245R間的數據總線是雙向的，既能完成測試數據的上行傳輸，又能完成計算機指令的下行傳輸。

另外，存儲測試系統都是使用電池供電，為了節省有限的電源，USB接口電路可以采取由計算機供電的方法。計算機的USB口能夠提供5 V電源，最大負載電流可達500 mA，完全可以滿足本文設計的USB接口的用電需求。

圖2是USB總線供電原理圖。5 V電源自USB口的1腳輸出，經電容C1和鐵氧體濾波后進入DC-DC變換器LP2987，經電壓變換后輸出3．3 V直流電壓(負載電流200 mA)，供應單片機、FT245R及其外圍元件。