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采用PDIUSBD12的USB系统固件程序设计

作者:时间:2012-06-06来源:网络收藏

USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线,是现在非常流行的一种快速、双向、廉价、可以进行热插拨的接口,在现在的每一台PC机上都可以找到一对USB接口。在遵循USB1.1规范的基础上,USB接口最高传输速度可达12Mb/s:而在最新的USB2.0规范下,更可以达到480Mb/s.同时它可以连接127个USB设备,而且连接的方式也十分灵活,既可以使用串行连接,也可以使用集线器(Hub)把多个设备连接在一起,再同PC机的USB接口相连.此外,它还可以从系统中直接汲取电流,无需单独的供电系统.USB的这些特点使它获得了广泛的应用.但是使用上的方便则意味着开发上的复杂,主要是编程的复杂性大大的增加了.

在设计开发一个USB外设的时候,开发者主要需要编写三部分的程序: ①;②USB驱动程序;③客户应用程序.本文主要阐述的编写.

1 固件要完成的主要工作

固件是FIREWARE的对应中文词,它实际上是单片机的程序文件,其编写语言可以采用C语言或是汇编语言.它的操作方式与硬件联系紧密,包括USB设备的连接USB协议、中断处理等,它不是单纯的软件,而是软件和硬件的结合,开发者需要对端口、中断和硬件结构非常熟悉。一般放入MCU中,当把设备连接到主机上(USB连接线插入插孔)时,上位机可以发现新设备,然后建立连接。因此。编写固件程序的一个最主要的目的就时让Windows可以检测和识别设备。

2 芯片特点

是一个性能优化的USB器件,通常用于基于微控制器的系统,并通过高速通用并行接口与微控制器进行通信,而且支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口,允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器,允许使用现存的体系结构使固件投资减到最小。这种灵活性减少了开发时间、风险和成本。该器件使开发成本低且高效的USB外围设备的一种有效途径。PDIUSDB12完全符合USB1.1规范,也能适应大多数设备类规范的设计,如成像类、大容量存储类、通信类、打印类和人工输入设备等。因此,非常适合做很多外围设备,如打印机、扫描仪、外部大容量存储器(Zip驱动器)和数码相机等。现在很多用SCSI实现的很多设备如果用USB来实现可以直接降低成本。

PDIUSBD12还集成了SoftConnect、GoodLink、可编程时钟输出、低频晶振和终端电阻等特性。所有这些特性都能在系统实现时节省成本,同时在外围设备上很容易实现更高级的USB功能。

3 PDIUSBD12固件程序的编写

USB设备启动流程如下:

(1) USB设备接入USB口,发出连接USB命令;

(2) 主机发出读设备描述符两次;

(3) 主机根据设备描述符——厂商ID、产品ID,启动相应设备驱动程序;

(4) 设备驱动程序初始化USB设备;

①读设备描述符;

②读配置描述符;

③选择接口、端点(管道),确定传输方式。

图1 PDIUSBD12测试电路连接图

图1是PDIUSBD12的电路连接图。

USB固件程序程序由三部分组成:①初始化单片机和所有的外围电路(包括PDIUSBD12);②主循环部分,其任务是可以中断的;③中断服务程序,其任务是对时间敏感的,必须马上执行。根据USB协议,任何传输都是由主机(Host)开始的。单片机作它的前台工作,等待中断。主机首先要发令牌包给USB设备(这里是PDIUSBD12),PDIUSBD12接收到令牌包后就给单片机发中断。单片机进入中断服务程序,首先读PDIUSBD12的中断寄存器,判断USB令牌包的类型,然后执行相应的操作。在USB单片机程序中,要完成对各种令牌包的响应,其中比较难处理的是SETUP包,主要是端口0的编程。

单片机与PDIUSBD12的通信主要是靠单片机给PDIUSBD12发命令和数据来实现的。PDIUSBD12的命令字分为三种:初始化命令字、数据流命令字和通用命令字。PDIUSBD12数据手册给出了各种命令的代码和地址。单片机先给PDIUSBD12的命令地址发命令,根据不同命令的要求再发送或读出不同的数据。因此,可以将每种命令做成函数,用函数实现各个命令,以后直接调用函数即可。

下面的程序是处理主机的标准控制请求的一个模板:

unsigned char ENDPOINT_A0_FIFO[8];

//判断输入的是SETUP请求,并将其读入缓冲区ENDPOINT_A0_FIFO

if((ENDPOINT_A0_FIFO[0] 0b011000000)==0x00)

{

if(ENDPOINT_A0_FIFO[1]=0C)

{

(*StandardFunctionTable[ENDPOINT_A0_FIFO[1]])();

return;

}

}

const void (*StandardFunctionTable[])(void)=

{

GetSatus,ClearFeature,USB_Reserved,SetFeature,

USB_Reserved,SetAddress,GetDescriptor,SetDescriptor,

GetConfiguration,SetConfiguration,GetInterface,

SetInterface,SynchFrame

};

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