基于USB2.0的直接制版机高速发排卡的设计与实现

摘要

发排卡是应用在印前设备(PC机等)与输出设备(激光照排机/直接制版机CTP)之间的一种数据处理及发送的印刷业专用设备。截止到2009年,PCI发排卡一直是主流发排卡,但是PCI发排卡容易产生PCI插槽不足、需要主机主板支持、更换发排卡时需拆卸主机箱等问题,更重要的是发排卡技术属于商业机密,其技术细节不对外公布,众多CTP厂商都需要针对自己的CTP产品定制专用发排卡。近年来USB技术日益成熟,USB发排卡即插即用、接口方便、传输速度高等优点深受广大CTP厂商青睐。但是它问世较迟,开发难度较高,现在主要在一些主流CTP厂商中应用。鉴于以上因素,本课题受苏州一家机电技术公司委托,研制一种性能稳定的USB2.0高速发排卡供其Atlas9000系列CTP使用,并通过通用接口兼容其他照排机/CTP。
　　 本文深入分析了USB发排卡的需求细节,根据发排卡相关技术要求,提出并采用了USB2.0芯片与高速FPGA相结合同时外扩大容量存储芯片SDRAM的设计方案,着重解决了高速传输、通信稳定、系统安全等方面的问题。
　　 本文内容包括嵌入式硬件、软件设计两部分。硬件部分包括芯片选型、原理图设计、PCB布板制版焊接、硬件调试与测试等。该硬件板不仅完成了USB2.0高速、稳定数据传输及大容量数据缓存等任务,还提供了通用50针接口方便地连接输出设备。同时还采用晶振/电源电路抗干扰、信号线抗干扰等多项硬件抗干扰设计来保证系统信号的稳定。软件部分包括USB相关程序(驱动程序、固件、主机应用程序等)、FPGA相关程序(通用SCI、SDRAM控制器等)的编写与测试。本文软硬件设计均充分考虑了通用性、扩展性,秉承了嵌入式构件化思想,不仅清晰地给出了设计思想、设计流程,还给出了各个模块的构件化实现方法。此外,在安全性设计中,作者开发了具有独立知识产权的智能型USB加密狗,并以此解决了软件使用的安全性问题。本文的系统设计与实现方案很好地满足了厂商对于速度、稳定性、可靠性以及安全性等方面的要求,系统现运行情况良好,得到了厂商的认可。