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澳门新葡亰2367下载app:利用ISP1581型接口电路进行USB2.0接口软硬件设计的流程概述



1 小序

通用串行总线(USB)是近年来开拓的一种串行总线标准,主要用于PC与外围设备的互联。USB总线具有应用简单、即插即用、易于扩展和传输速率快等优点。其协议主要有USB1.1和USB2.0二个版本,USB1.1的传输速度最高可以达到12Mb/s,USB2.0最高可以达到480Mb/s,是以可以满意大年夜部分数据的传输必要。

今朝,用于USB接口电路主要有二类:一类是带USB接口的微节制器(如Cypress公司的EZUSB,Intel公司的8x931等);另一类是纯挚的USB接口电路,它必要一个外部微节制器(如National Semiconductor公司的USBN9602,Philips公司的PDIUSBD12和ISP1581等)。平日在开拓USB设备之间必须根据详细要求选用相宜的USB接口电路,以低落开拓资源,削减开拓光阴。

本文给出一种以Philips公司的ISP1581型接口电路作为USB接口,以TI公司的TMS320F2812型DSP作为微节制器的USB2.0接口实现规划和系统软硬件设计措施。

2 ISP1581简介

ISP1581是Philips公司推出的一款高性价比的USB2.0接口电路。它完全遵照它完全遵照USB2.0规范,支持7个IN端点,7个 OUT端点和一个固定节制IN/OUT端点。ISP1581支持SUB2.0的自检事情模式和USB1.1的返回事情模式,可以在高速或全速前提下正常运行。内部集成有串行接口引擎(SIE)、PIE、8KB的FIFO存储器、数据收发器、PLL的12MHz晶体振荡器和3.3V的电压调剂器。该电路可直接与ATA/ATAPI外设相连,并具有高速DMA接口。同时,可经由过程软件节制与USB总线的连接(SoftConnect),ISP1581内部具有上电复位电路,支持3.3V和5V二种电源事情要领。

ISP1581与外部微节制器的通信主要经由过程一个高速通用并行接口来实现。它与微节制器的连接有二种模式:断开总线模式和通用场置惩罚器事情模式。在断开总线模式下,AD[7:0]为多路复用的8位地址/数据总线,DATA[15:0]为零丁的DMA数据总线;在通用场置惩罚器事情模式下,AD[7:0]为零丁的8位地址线,DATA[15:0]为16位节制器数据总线,此时,DMA将多路复用到DATA[15:0]节制器的数据总线上。ISP1581得当 PDA、存储器类、通讯设备类、数码相机类、复印机类和扫描仪类等大年夜多半USB设备类的设计。

3 硬件电路设计

由TMS320澳门新葡亰2367下载appF2812(以下简称F2812)和ISP1581构成的USB2.0接口电路如图1所示。F2812是TI公司的C2000系列 DSP,具有很高的运算速率、较大年夜的寻址空间和富厚的片上外设资本。F2812和ISP1581的连接采纳通用场置惩罚器模式,即8位地址总线和16位数据总线分离。F2812的XCS0AND1作为ISP1581的片选旌旗灯号,此时ISP1581的寄存器地址映射到F2812的地址空间 0x2000-0x4000。F2812与ISP1581的数据互换采纳中断要领。ISP1581的唤醒澳门新葡亰2367下载app功能引脚WAKEUP接到F2812的一个通用 I/O口上;RPU引脚经由过程1.5k电阻器上拉;RREF引脚经由过程12.0k周详电阻器接模拟地;MODE引脚在通用场置惩罚器模式下也应上拉;BUS_CONF引脚的功能是选择总线模式,上拉后为通用场置惩罚模式;MODE0引脚用来选择通用场置惩罚器模式下的读/写功能,上拉后为8051型。该电路内部集成了复位电路,将RESET引脚直接接高电平即可复位。因为本设计没有应用DMA传输,以是与DMA相关的引脚没有连接。主机供给的5V电源颠末 HT7133变换为3.3V后可给全部系统供电。

4 软件设计

软件即微节制器的法度榜样文件,它主要完成USB协议处置惩罚和数据互换,目的是让Windows检测和识别设备,建立起精确的通信连接。设备与主机的USB 通信可以分为设置设置设备摆设摆设通信和利用通信。设置设置设备摆设摆设通信 主要指主机在对设备进行检测的历程中设备软件对主机的一系列标准哀求所做出的相应。设备必须识别每个哀求,并返回被哀求的信息,同时采取其他一些哀求指定澳门新葡亰2367下载app的动作。利用通信主要指主机识别设备落后行的有用数据传输。USB支持节制传输、批量传输、中断传输和等时传输4种传输类型,节制传输主要用于设置设置设备摆设摆设通信,其他3种类型主要用于利用通信。所有的USB器件都只有端点0支持节制传输。

根据USB2.0协议,任何传输都是由主机开始的,微节制器做它的前台事情,并等待中断。系统的软件法度榜样主要由三部分组成:一是初始化F2812和所有的外围电路(包括ISP1581);二是主轮回部分,其义务是轮回扫描USB事故和等待中断;三是中断办事法度榜样,其义务履行系统指令。

在初始化历程中,除了F2812自身初始化外,还要完成对ISP1581各个端点应用的传输类型、传输包大年夜小和中断类型及要领等设备义务。F2812 对ISP1581的操作是经由过程写/读寄存器来实现的。初始化停止后,经由过程设置ISP1581要领寄存器中的软件连接位(SOFTCT)可使外设连接到 USB总线上。主机检测到有设备连接后会进行总线复位。在此时代,ISP1581将发送高速(HS)模式检测旌旗灯号来判断主节制器支持的是USB2.0照样 USB1.1规范,若接管到一个高速(HS)握手旌旗灯号,则注解有一个HS主机与总线相连,此此ISP1581将转换到高速(HS)状态,否则仍事情在全速(FS)状态。

当ISP1581接管到主机的令牌包、总线复位、挂起和接管到高速模式握手旌旗灯号等事故后,ISP1581都邑给F2812发送中断哀求。F2812进人中断办事法度榜样后,首先读ISP1581的中断寄存器,判断中断类型,然后履行响应的操作。总线复位和高速模式中断不必要进行特殊的处置惩罚,只需在中断办事法度榜样中设定标志。在软件法度榜样中,对照难处置惩罚的是包孕标准USB哀求的节制传输。因为只有端点0支持节制传输,是以主如果对端点0的编程。节制传输老是在设定(SETUP)阶段开始,之后为可选的数据(DATA)阶段,然后在状态(STATUS)阶段停止。主时机发送建立包(SETUP)、节制读包 (CONTROL_IN)和节制写包(CONTROL_OUT)3种包到设备,ISP1581响应的会孕育发生3种中断。在编程中,可以设备余暇(USB_IDLE)、发送(USB_TRANSMIT)和接管(USB_RECEIVE)3种状态来处置惩罚节制传输。图2为微节制器对3种包的节制传输处置惩罚流程。

USB2.0协议的第九章规定了11种标准哀求,软件应对这11种标准哀求作出精确相应。这里以“Get_DescTIptor”和 “Set_Descriptor”二个标准哀求为例,并结合图2来阐明软件是若何经由过程节制传输来相应哀求的。“Get_DescTIptor”哀求开始时,主机发送一个建立包到ISP1581,ISP1581接管到“Get_Desctiptor”建立包后,将孕育发生一其中断看护F2812。微节制器相应中断,并经由过程选择端点0SETUP缓冲区来读取建立包的内容并将其存入存储区。微节制器根据建立包的内容判断是否为标准哀求,假如是一个标准哀求,微节制器必须向节制输出端点发送应答建立敕令,以从新使能下一个建立阶段。接下来微节制器再判断节制传输是节制读照样写,这可以经由过程读建立包中 bmRequestType的第8位来确定。假如节制传输是一个节制读,器件将鄙人一个数据阶段向主机发还数据包。微节制器必要设置一个标准以唆使USB 设备现在处于传输模式,即筹备在主机发送哀求时发送数据。

建立阶段停止后,主时机履行数据阶段。当ISP1581接管到所等待的Control_In包后,微节制器将对ISP1581处于传输模式落后行数据包的发送进行确认。ISP1581的节制端点有64B FIFO,每次只能传输64B的数据,微节制器在传输阶段必须节制传输数据的数量。假如剩下的字节数大年夜于64,微节制器将先发送64B并减去参考长度 64。当下一个Control_In包到来时,微节制器将确定残剩的字节是否为零。假如已经没稀有据要发送,微节制器将发送一个空包向主机注解数据已经发送完毕。

假如建立包为“Set_Descriptor”哀求,那么建立包中的节制传输将唆使此包为节制写类型。在履行完“Set_Descriptor”哀求历程后,F2812进入等待数据阶段。主机发送Control_Out包标志后,当ISP1581接管到该数据包时会对F2812孕育发生一个端点0 OUT中断。微节制器相应中断时,首先确认ISP1581是否处于USB_Receive状态,然后微节制器经由过程选择节制输出端点来确认缓冲区是否已满,同时将数据从缓冲区读出。

相对付节制传输来说,USB的其他几种传输模式都对照好处置惩罚。ISP1581的7个IN端点和7个OUT端点均可经由过程编程设置为批量传输、中断传输或等时传输模式。在软件编程中必要留意以下几点:

一是ISP1581的8kB FIFO是所有端点共享的,澳门新葡亰2367下载app以是在设定各个端点传输包大年夜小时,其总和不能跨越8kB;二是在调试时,可根据Windows对USB设备的罗列顺序进行法度榜样调试;第三,为做到与USB1.1兼容,在全速状态下相应主机标准哀求时,必要发送全速描述符。

在完成USB软件编程后,还必要在主机方面编写USB设备驱动法度榜样和利用法度榜样。USB驱动法度榜样可应用Windows的DDK编写,也可以应用第三方供给的驱动天生软件编写(如Jungo公司的WinDriver驱动天生软件等)。着末采纳批量传输要领对系统进行测试(笔者实际测得的传输速率为 9.5MB/s)。本文的设计未采纳DMA,实际上,ISP1581采纳DMA要领后,最高传输速率可以达到25MB/s。

5 停止语

本文具体先容了基于ISP1581型接口电路的USB2.0接口软硬件设计。ISP1581是一个机能优化的USB接口电路,具有同外部微节制器接口简单、利用机动、调试方便和性价对照高等优点。采纳ISP1581可以快速开拓出高机能的USB2.0澳门新葡亰2367下载app设备。实际上,USB作为新一代串行总线标准,在谋略机与外设的互联中获得越来越广泛的利用,是以,USB接口的开拓也会获得越来越多的注重。

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