【正文】 ut how to develop the USB system, including: device hardware then the thesis describes one development and technique details of one USB project: the development of MP3. I will give you the details of the hardware and it including: make use of AT89C51SND1C which provides the USB control and the MPEG2 decoding, the memory partially (K9F2808U0A) deposits the MP3 document with the 16M memory。這部分內(nèi)容會(huì)使用戶(hù)對(duì) USB 有一個(gè)整體的 初步了解 。 論文首先簡(jiǎn)要介紹 USB 的體系結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，包括總線(xiàn) 優(yōu)勢(shì) 、協(xié)議 簡(jiǎn)介 、傳輸方式等。 最后論文對(duì)我們初學(xué)者具有一定的參考價(jià)值，可以盡快掌握 USB 設(shè)備的特點(diǎn)，以及硬件電路設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。 The design uses through the USB connection carries on the serial munication。在 中， USB支持的帶寬已提升到 480Mbps。其主要的優(yōu)點(diǎn)是速度高、功耗低、支 持即插即用 和 維護(hù)方便 [1]。硬件設(shè)計(jì)包括 MP3 的電路設(shè)計(jì)、顯示和按鍵接口驅(qū)動(dòng)程序以及文件的存儲(chǔ)格式等。但 USB 具有速度高、成本低、功耗低、支持即插即用和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。引入低速模式主要是為了降低對(duì)速度要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等。在目前的 PC 應(yīng)用中， PC 就是主機(jī)和根集線(xiàn)器，用戶(hù)可以將外設(shè)或附加的與之相連，這些附加的 Hub 可以連接其他的外設(shè)以及下層 Hub。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及 USB 設(shè)備都沒(méi)有影響，所以可以熱插拔。實(shí)際上協(xié)議規(guī)定的500μA， 包括了主機(jī)端 15KΩ的電纜終端匹配電阻的電流（通常為 220μA），所以對(duì)于使用總線(xiàn)電源的設(shè)備而言，進(jìn)入掛起狀態(tài)通常便意味著設(shè)備的總電流功耗不會(huì)超過(guò)280μA，這個(gè)功耗值是很低的。 本章小結(jié) 本 章簡(jiǎn)單 介紹了 USB 的基本結(jié)構(gòu)和原理 ， 初步了解 了 USB 接口 。 （ 2）、存儲(chǔ)容量為 128M 字節(jié)。 （ 6）、具有 錄音功能。而向外拔時(shí)， 則 由于電源線(xiàn)較短，所以首先被切斷，而后才是數(shù)據(jù)線(xiàn)。 主控部分：因?yàn)?AT89C51SND1C 提供 USB 控制和 集成 MPEG2 解碼器 ，故選用它作為系統(tǒng)控制核心； 存儲(chǔ)部分：作為 MP3 播放文件的存儲(chǔ)器 (K9F2808U0A)； 音頻轉(zhuǎn) 換 部分：將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成聲音信號(hào) (UDA1330BTS)； 前置放大部分：將 MIC 的信號(hào)放大，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)（ A/D 轉(zhuǎn)換）； 通訊系統(tǒng)：通過(guò) USB 接口進(jìn)行串口通訊； 顯示部分：采用 122 32 的 LCD 液晶顯示屏； 電源部分：為 MP3 提供所需要的電能； 同時(shí)輔助微控制器工作的還有一個(gè)晶體振蕩電路。 它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案。它最高支持 20MHz 的工作頻率，工作電壓為 ，內(nèi)部集成的 MPEG2解碼功能支持 48， 32， 24 及 16HZ的采樣序列，可直接與 DAC 音頻轉(zhuǎn)換芯片連接，支持 協(xié)議全速引擎，并提供相應(yīng)的鍵盤(pán)中斷、 IDE/ATATPI/MMC 及 ISP接口。它輸入電壓為 ～ 10V,最大輸出電流為 800mA，轉(zhuǎn)換后輸出電壓為 ，是比較理想的 USB 電平轉(zhuǎn)換芯片。否則，會(huì)因?yàn)殡娮璺謮翰划?dāng)而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無(wú)法識(shí)別 89C51SND1C芯片。因此如圖 36所示 [7]: 圖 35電源及 USB接口電路 Figure35 Power and USB interface circuit 8 I O 029I O 130I O 231I O 332V S S36VDD37I O 441I O 542I O 643I O 744W P M19W E N18A L E17C L E16V S S13V C C12C E N9R E N8R S Y / B7U2K 9 F 2 8 0 8R8 1KV C C數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 1 6 MV C CDD0DD1DD2DD3DD4DD5DD6DD7DD8DD9W E NREA R S Tv c c 本 設(shè)計(jì)存儲(chǔ)部分選用三星公司的 K9F2808 系列芯片 。一個(gè) 528 字節(jié)的數(shù)據(jù)寄存器連接到存儲(chǔ)區(qū)域 。 K9F2808閃存采用 8位 I/O線(xiàn)復(fù)用方式 ；執(zhí)行 528 個(gè)字節(jié)頁(yè)的編程僅需 200μs；在一個(gè) 16K 字節(jié)的模塊上完成擦除操作需要 2ms， 讀出一頁(yè)數(shù)據(jù)的時(shí)間是每字節(jié) 50ns。在程序的支持下，通過(guò)外部設(shè)備 MIC 及其模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片向其送入音頻信息， AT89C51SND1 將其轉(zhuǎn)化成 WAV 文件后保存在存儲(chǔ)器中，通過(guò) MP3 放音功能可將其音頻信息讀出。設(shè)計(jì)中放大電路的 Au=45（設(shè)定），負(fù)載電阻為 100KΩ， Vout=Vcc/2=。耦合電容 C25與 C29 取 100nF， C26 取 10nF， C27 取 220nF，以保證低頻響應(yīng)。其技術(shù)指標(biāo)： ～ 的電源供電，支持 16～ 55KHZ 的抽圖 38 D/A轉(zhuǎn)換電路 Figure 38 D/A Covert circuit 10 樣頻率，集成數(shù)字濾波提供 DAC，支持 I2S 總線(xiàn)數(shù)據(jù)格式等。 按鍵部分和 LCD 顯示 根據(jù) MP3 的實(shí)際需要 對(duì)按鍵和顯示分別進(jìn)行如下設(shè)計(jì) [8]： 1)、 按鍵：外部中斷按鍵采用簡(jiǎn)單的獨(dú)立式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)。在此需要注意消除鍵抖動(dòng)。該顯示模塊內(nèi)集成了 兩塊SED1520，每塊 SED1520 橫向有 61 點(diǎn)、縱向有 16 點(diǎn)，所以?xún)蓧K橫向有 122 點(diǎn)、縱向有32 點(diǎn)。在電路中模塊的數(shù)據(jù)總線(xiàn)接到 89C51的 P4口，控制信號(hào) A0接至 INT0，CSS1 接至 WR， CSS2 接至 RD，第 9 腳接至 T1，使能信號(hào)端（ E）接至 T0， CL 接至INT1。原則上，數(shù)字電源與模擬電源沒(méi)有什么大的區(qū)別，但模擬電源工作的環(huán)境中，可能會(huì)出現(xiàn)大的壓降或其他影響整個(gè)電源的情況。 此外還采用了一些常規(guī)的降低噪聲和干擾影響的手段，包括盡量增加地線(xiàn)和電源線(xiàn)的寬度（ 40mil），使用去耦電容以及盡量減小元器件引腳長(zhǎng)度等。 上電后 ， ① 先檢查晶振是否起振 ， 用 示波器 測(cè)晶振引腳的波形是標(biāo)準(zhǔn)的振蕩波形 就 正確 。 用 萬(wàn)用表在一上電瞬間用表筆測(cè) RST1 引腳的電壓，其真實(shí)復(fù)位過(guò)程是復(fù)位電壓從 3V 到 0V 線(xiàn)性下降， 由于 萬(wàn)用表采集速率的問(wèn)題 。主要是 USB的軟件驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)試，這部分由軟件部分完成。本章還具體介紹設(shè)計(jì)的其它單元電路，并在最后給出了系統(tǒng)的具體調(diào)試過(guò)程。可分為 2～ 3 個(gè)階段：設(shè)定階段、數(shù)據(jù)階段以及狀態(tài)階段。建立分組具有一個(gè) USB 確立的結(jié)構(gòu)，包括了實(shí)現(xiàn)主機(jī)和一個(gè)設(shè)備之間通信所需的最小指令集。如果數(shù)據(jù)可以被接收，并且兩者的序列位匹配，則該數(shù)據(jù)被接收并且發(fā)送 ACK，同時(shí)，接收 者的序列位被觸發(fā)。由于篇幅所限將不對(duì)每個(gè)寄存器設(shè)置 [7]。 D7為 保留 位 ， 由于 這 16 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 R1 R0 － － PLLRES － PLLEN PLOCK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 USBE SUSPCLK SDRMWUP － UPRSM RMWUPE CONFG FADDEN D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 FEN UADD6 UADD5 － UADD4 － UADD3 － UADD2 UADD1 UADD0 些位讀到的信號(hào)是不確定的 ，所以置 0； D6 是 監(jiān)視器 (看門(mén)狗 )時(shí)鐘控制 位 置 0。 ② .PLLCON(鎖相環(huán)控制寄存器 )寄存器 地址 為 E9H， 其格式如下： 設(shè)計(jì)中 PLLCON 命令字 為 0XC8，功能是使 PLL 復(fù)位。 D0是 PLL 鎖定控制位置 0， PLL 沒(méi)有 鎖定 時(shí)使硬件 清 0。 D7 是 USB 使能位置 1，使能 USB 控制器。 D3是 上行數(shù)據(jù)流繼續(xù)標(biāo)志位，只讀。置位后，使能發(fā)送向主機(jī)的上行數(shù)據(jù)流請(qǐng)求。 ② USBADDR(USB 地址寄存器 )的地址為 0C6H，其格式如下： 設(shè)計(jì)中 USBADDR 命令字 為 0X80，其功能是設(shè)置 USB 的地址 。這里存儲(chǔ)主機(jī)為連接的 USB 設(shè)備配置的地址。 D7 是 MP3解碼使能位。 D3 是 MPREQ 屏蔽 標(biāo)志 位，將其置 1 不 允許 MPREQ 產(chǎn)生MP3 中斷。 ② MP3CLK(MP3 時(shí)鐘分頻寄存器 )其寄存器地址為 EBH。程序流程圖如圖 41 所示，按鍵程序清單見(jiàn)附錄 2。 最后是設(shè)計(jì)顯示和按鍵接口程序并給出了流程圖。從第三個(gè)記錄項(xiàng)開(kāi)始記錄除根目錄外的其他文件及文件夾的簇鏈情況。數(shù)據(jù)取得第一個(gè)扇區(qū)組（簇）對(duì)應(yīng)的簇號(hào)為 2，其后的簇號(hào)為 3，以此類(lèi)推一直往下排列，例如： 第 4 簇中存放的數(shù)據(jù)是 0x0006，這又是一個(gè) 文件或文件夾的首簇。它存放的是文件的基本信息，包括 文件名、屬性、建立時(shí)間，在磁盤(pán)中存放的首簇號(hào)等。這 32 個(gè)字節(jié)以確定的偏移來(lái)定義本目錄下的一個(gè)文件或文件夾的屬性，實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單的二維表。 0x0 偏移處的取值若為 00H，表明目錄項(xiàng)為空；若為 E5H，表明目錄項(xiàng)曾被使用，但對(duì)應(yīng)的文件或文件夾已被刪除。 (2)0xB 的屬性字段：可以看作系統(tǒng)將 0xB 的一個(gè)字節(jié)分成 8 位，用其中的一位代表某種屬性的有或無(wú)。在高版本的 WINDOWS 系統(tǒng)中有時(shí)也用它來(lái)記錄修改時(shí)間和最近訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間。也就是： 0x16 字節(jié)的 0~4 位是以 2秒為單位的量值； 0x16 字節(jié)的 5~7 位和 0x17 字節(jié)的 0~2 22 位是分鐘； 0x17 字節(jié)的 3~7 位是小時(shí)。 (6)0x1A~0x1B存放文件或目錄的表示文件的首簇號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)掌握的首簇號(hào)在 FAT表中找到入口，然后再跟蹤簇鏈直至簇尾，同時(shí)用 0x1C~0x1F 處字節(jié)判定有效性。 本章小結(jié) 在該章 中首先分析了在 FAT文件系統(tǒng)中 文件的分配結(jié)構(gòu)，即文件分配 表。其性能好、操作簡(jiǎn)便、減少了功耗、存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展等，適應(yīng)當(dāng)前 MP3 的發(fā)展趨勢(shì)。如果能提高其容量、增加實(shí)現(xiàn)錄音、 FM 收音及播放多種格式的文件等，將更加完美。他 處處替學(xué)生著想，耐心指導(dǎo)和引領(lǐng)我進(jìn)行設(shè)計(jì)分析； 從論文選題、 內(nèi)容組織 、電路制作 等方面 ,花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力 ,這令我深為感動(dòng) ，在此 表示衷心的感謝！ 25 參考文獻(xiàn) [1] USB Class Definition for Communications Devices, .[Z] [2] USB官方網(wǎng)： [Z]. [3] 張念淮，江浩 .USB總線(xiàn)接口開(kāi)發(fā)指南 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2021 [4] 周立功等 .PDIUSB12USB 固件編程與驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) [M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ，2021 [5] Atmel 8bit Microcontroller [Z]， [6] 許雷，張群瞻 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 [7] Atmel Microcontroller [Z] ： 62－ 108. [8] 汪德彪，郭杰等 .MCS51 單片機(jī)原理 與接口技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [9] 李宏，張家田 .液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [10] 博創(chuàng)科技 ,MP3 播放器與 U盤(pán)設(shè)計(jì) [M]. 北京 清華大學(xué)出版社 .2021 [11] 電子資料庫(kù)： [Z] 26 附錄 按鍵子程序程序清單如下： ORG 0030H KB： MOV P1， 0FFH ； 置 P1口為輸入口 MOV A， P1 ； 讀鍵狀態(tài) CPL A ANL A， 0FH ； 屏蔽高四位 JZ KB ； 無(wú)鍵閉合則返回 LCALL D10ms ； 延時(shí)去抖動(dòng) MOV A， P1 ； 再讀鍵狀態(tài) CPL A ANL A， 0FH JZ KB ； 無(wú)鍵閉合則返回 CJNE A， 01H， KB1