【正文】 單片機(jī)程序控制才能正常工作，這里可以檢測D12芯片外圍的晶振是否工作，只要將時(shí)鐘信號輸入端接到示波器上，如果看到振動現(xiàn)象就說明晶振電路沒有問題。固件程序的編寫運(yùn)用的是單片機(jī)語言，它的編譯仿真用是在wave6000的輔助下進(jìn)行的；由于驅(qū)動程序是在Win Driver下生成的，應(yīng)用程序是基于驅(qū)動程序提供的接口上工作的，所以驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的調(diào)試是在Win Driver軟件輔助下進(jìn)行的。當(dāng)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)此功能時(shí)，說明系統(tǒng)固件程序編寫正確。選中Pipe00時(shí)，點(diǎn)擊Read/Write To Pipe，將彈出一個(gè)PipeControl的窗口。第三階段：系統(tǒng)軟件模塊的設(shè)計(jì)。限于自己的能力和開發(fā)條件，本系統(tǒng)還有待改進(jìn)和完善的地方。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中，我將大學(xué)五年學(xué)到的知識連接起來了，將它們運(yùn)用到實(shí)際中。第二階段：系統(tǒng)硬件電路圖的設(shè)計(jì)和電路的測試。對USB設(shè)備來說，將在Resource窗口中看到2個(gè)管線：Pipe00—控制管線，Pipe81—數(shù)據(jù)管線（中斷方式）。主機(jī)也可以為計(jì)數(shù)器設(shè)置新的計(jì)數(shù)值，即主機(jī)向設(shè)備送1字節(jié)的報(bào)文，設(shè)備收到后立即用該值替換計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器以這個(gè)新值開始計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)軟件調(diào)試及系統(tǒng)測試系統(tǒng)軟件程序編寫完畢以后，我們需要對它進(jìn)行調(diào)試。由于本系統(tǒng)中單片機(jī)的外部時(shí)鐘輸入是由D12芯片的CLKOUT腳引入，所以在測試過程中，必須重新為單片機(jī)引入一個(gè)12M的時(shí)鐘脈沖。為方便調(diào)試，硬件部分一開始只搭建了USB基本功能模塊，即由AT89S52和PDIUSBD12以及其外圍器件構(gòu)成的模塊。本系統(tǒng)的應(yīng)用程序的開發(fā)是為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，把USB設(shè)備中數(shù)據(jù)的傳輸過程動態(tài)地呈現(xiàn)出來，讓使用者能夠直觀地看到主機(jī)對設(shè)備的控制，即數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。打開Driver Wizard，建立一個(gè)新的工程，在彈出的Card Information窗口中，就可以看到要生成驅(qū)動程序的設(shè)備信息，有接口類型、生產(chǎn)廠商和Product ID 3個(gè)設(shè)備信息。使用DDK開發(fā)過程靈活，開發(fā)出的驅(qū)動程序的代碼效率高，與操作系統(tǒng)結(jié)合好。7) 取消I/O請求。總線驅(qū)動按順序使用IRP與總線通信，最終總線直接驅(qū)動硬件，總線驅(qū)動為Windows系統(tǒng)提供不需要用戶編程的代碼。應(yīng)用程序必須運(yùn)行在用戶模式下，一般不允許直接操作I/O端口，除非驅(qū)動預(yù)留了端口。主機(jī)軟件開發(fā)在本系統(tǒng)中占很大的分量也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。讀中斷狀態(tài)寄存器判斷中斷類型端點(diǎn)0輸出端點(diǎn)0輸入端點(diǎn)2輸入輸出SOF包掛起總線重置接收SETUPBAO BAO 響應(yīng)設(shè)備要求讀傳輸狀態(tài)寄存器自定義自定義 中斷處理程序流程圖注意：在對端點(diǎn)0、1和2的輸出/輸入引發(fā)中斷的處理時(shí)，必須要做這樣一步操作：讀上次傳輸狀態(tài)寄存器（40～45）。以下是初始化D12的單片機(jī)語句：d12m(0xf3)。D12delay（）函數(shù)的原型為void d12delay(void),它的功能是在兩次對D12芯片的操作間加入一定的延時(shí)，這個(gè)函數(shù)只能在上面3個(gè)函數(shù)中使用。主程序中斷處理程序USB協(xié)議USB電氣接口驅(qū)動擴(kuò)展功能 設(shè)備固件功能結(jié)構(gòu)圖 2) USB電氣接口驅(qū)動（）USB電氣接口驅(qū)動（）實(shí)現(xiàn)的功能是與PDIUSBD12接口芯片之間的通信。主程序完成的工作是上電初始化PDIUSBD1給全局變量置初值、初始化中斷系統(tǒng)，初始化完成之后進(jìn)入死循環(huán)，等待D12的中斷信號。每一個(gè)接口可能對應(yīng)一個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)，其端點(diǎn)數(shù)目由接口描述符的bNumEndpoints字段設(shè)定。其中，設(shè)備描述符（device descriptor），配置描述符（configuration descriptor），接口描述符（interface descriptor）和端點(diǎn)描述符（endpoint descriptor）為每個(gè)USB設(shè)備所必須有的，字符串描述符（string descriptor），各設(shè)備類不同的類描述符（class descriptor）及報(bào)告描述符（report descriptor）則可以根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行添加或刪減。其中，USB設(shè)備中單片機(jī)控制器的固件程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是本章的重點(diǎn)。這樣連接使得以2808為主的這個(gè)Flash存儲器模塊有如以下的地址分配：2808的命令口（只寫）：21h； 2808的地址口（只寫）：22h；2808的數(shù)據(jù)口（讀）：24h； 2808的數(shù)據(jù)口（寫）：20h。1117提供電流限制和熱保護(hù)。該Flash芯片采用NAND技術(shù)集成，與傳統(tǒng)的NOR技術(shù)相比性能優(yōu)越、集成度非常高，所以才能以低廉的成本獲得大的容量。從電路原理圖中可以清楚看到設(shè)備的單片機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，幾個(gè)外圍器件的數(shù)據(jù)端口都接在單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，讀/寫使能信號也接在一起，而它們的片選端有效則由不同的地址組合確定。該端口控制PDIUSBD12的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。片內(nèi)有上電復(fù)位電路，此腳可以一直接高電平。(9) 并行和DMA接口[14]一個(gè)普通的并行接口定義成易于使用，快速而且可以與主流的微控制器直接接口。在枚舉中，LED指示根據(jù)通信的狀況間歇閃爍。(6) SoftConnectTM+（用于高速USB器件）置為高實(shí)現(xiàn)的。這樣就可使用低成本的6M晶振。同樣，PDIUSBD12理想地適用于許多外設(shè)，例如：打印機(jī)，掃描儀，外部的存儲設(shè)備（Zip驅(qū)動器）和數(shù)碼相機(jī)等等。圖中單片機(jī)的P0口接74LS373后，引出地址總線A0～A7，本系統(tǒng)中外部空間的高8位地址沒有使用，故不再列出；P0口引出的AD0～AD7本為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線，在這樣連接之后就不可以考慮地址出現(xiàn)的時(shí)間，只用做數(shù)據(jù)總線；單片機(jī)接外部振蕩時(shí)鐘源，由PDIUSBD12提供，這是因?yàn)镈12可以外接6MHZ石英晶振，在內(nèi)部用鎖相環(huán)（PLL）倍頻產(chǎn)生高頻時(shí)鐘，并通過編程產(chǎn)生4MHZ至48MHZ時(shí)鐘輸出提供給單片機(jī)，這種方式比較靈活，而且也為USB接口芯片減小了相應(yīng)的高頻電磁干擾。PDIUSBD12片內(nèi)集成了6MHZ—8MHZ時(shí)鐘乘法鎖相環(huán)(PLL)，這樣就可以使用低成本的6MHZ晶振。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。對P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P1口引腳第二功能引腳號第二功能T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）MOSI（在系統(tǒng)編程用）MISO（在系統(tǒng)編程用）SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL 邏輯電平。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。1) AT89S52單片機(jī)的主要性能：（1）與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 （2）8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器（3）1000次擦寫周期 （4）全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz （5）三級加密程序存儲器 （6）32個(gè)可編程I/O口線 （7）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 （8）八個(gè)中斷源 （9）全雙工UART串行通道 （10）低功耗空閑和掉電模式 （11）掉電后中斷可喚醒 （12）看門狗定時(shí)器 （13）雙數(shù)據(jù)指針 （14）掉電標(biāo)識符2) AT89S52單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 設(shè)備電路系統(tǒng)概述USB設(shè)備的硬件通常是由處理器和接口電路實(shí)現(xiàn)組成。USB接口芯片，是指芯片廠商生產(chǎn)的可以用單片機(jī)控制的，帶有USB電氣接口，并完成將USB總線中的物理信號同單片機(jī)可以識別的TTL電平信號之間相互轉(zhuǎn)換的接口芯片。主機(jī)定時(shí)啟動中斷傳輸，看設(shè)備端點(diǎn)是否有任何數(shù)據(jù)可用。2）事務(wù) 事務(wù)是主機(jī)和一個(gè)設(shè)備之間使用一個(gè)或多個(gè)包的離散交互。4)同步傳輸:主要用于主機(jī)和設(shè)備與時(shí)間有關(guān)的信息傳輸，具有周期性、連續(xù)性等特點(diǎn)。任何一個(gè)USB設(shè)備都必須支持與一個(gè)控制傳輸類型相對應(yīng)的端點(diǎn)0。但是，當(dāng)前配置中的所有接口（和它們的端點(diǎn))可以同時(shí)是活動的。流管道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的內(nèi)容不具有USB要求的結(jié)構(gòu)，它是單向傳輸?shù)?；流管道支持批量、等時(shí)和中斷傳輸方式。USB協(xié)議規(guī)范中定義了USB的設(shè)備類型，比如音頻、通信、HID、HUB等設(shè)備類。為了防止出現(xiàn)環(huán)形接入的情況，在USB中使用了分層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。7)成本低廉(1)組件與電纜價(jià)格便宜。(2)同步負(fù)荷可以使用總線上全部帶寬。(4)支持動態(tài)接入和動態(tài)配置。 單片機(jī)控制器USB接口芯片 Flash存儲器芯片輸入輸出模塊LPT并行接口PS/2串行接口 設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖[1] 1 USB技術(shù) USB總線概述 USB總線簡介USB(Universal Serial Bus)的中文含義是通用串行總線。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能系統(tǒng)是一個(gè)人機(jī)接口設(shè)備（HID），主要完成的是USB設(shè)備的基本功能，即主機(jī)對設(shè)備的列舉和中斷方式的數(shù)據(jù)傳輸。然而,使用51系列芯片,在要求高傳輸率的場合根本無法滿足要求,這樣在51系列芯片的串口通信中會形成一個(gè)速度瓶頸。隨著大量支持USB的個(gè)人電腦的普及，USB逐步成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)是大勢所趨?，F(xiàn)在生產(chǎn)的PC幾乎都配備了USB接口,Microsoft 的Windows9NT以及Linux、FreeBSD等流行操作系統(tǒng)都增加了對 USB的支持。 　　除了線路紊亂與安裝模糊混淆外，這些線路都是不可以隨意插拔的，必須在開機(jī)前裝好才能正常使用。USB控制器一般有兩種類型：一種是MCU 集成在芯片里面的，如Intel 的8X930AX、CYPRESS的EZUSB、SIEMENS的C541U以及MOTOLORA、National Semiconductors 等公司的產(chǎn)品。8K FLASH一般已經(jīng)夠用，通常無需外擴(kuò)程序存儲器，理論可寫入次數(shù)1000)、256B RAM數(shù)據(jù)存儲器(8051為128)、3個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器(8051為2個(gè))、WDT(8051沒有)、ISP(8051沒有)。為了豐富設(shè)備的功能，對系統(tǒng)還做了一定的擴(kuò)充，還擴(kuò)展了8位撥碼開關(guān)輸入和8位發(fā)光二極管LED輸出，另外還實(shí)現(xiàn)以下設(shè)備功能：1) 簡單的演示設(shè)備用于演示HID設(shè)備配置過程和中斷傳輸方式下基本數(shù)據(jù)交換過程。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中總線的一致性，以Intel公司為主，并聯(lián)合Compaq，HewlettPackard，Lucent，Microsoft，NEC以及Philips共七家公司共同開發(fā)的一種快速的、雙向的、同步傳輸?shù)牟⒖梢詿岚尾宓男滦屯ㄓ么锌偩€，簡稱USB總線。(3)支持對多個(gè)設(shè)備的同時(shí)操作(多連接)。(3)提供了用于控制緩沖區(qū)的流控功能。8)易于升級[10] USB協(xié)議簡介 USB物理體系結(jié)構(gòu)USB總線設(shè)備以星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的物理連接。復(fù)合設(shè)備根HUB主機(jī)設(shè)備設(shè)備HUB設(shè)備設(shè)備HUB設(shè)備設(shè)備 USB物理總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)USB的電纜有4根線，兩根傳送的是十5V電源，另外兩根是數(shù)據(jù)線。在USB協(xié)議規(guī)范中用4位地址標(biāo)識端點(diǎn)地址，每個(gè)設(shè)備最多有16個(gè)端點(diǎn)。為了保證三個(gè)階段的數(shù)據(jù)傳輸，消息管道定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使命令可靠地被識別和傳輸。當(dāng)設(shè)備第一次使用缺省管道插入時(shí)，主機(jī)讀取這些描述符。鍵盤，鼠標(biāo)和游戲桿都屬于這種類型。 USB低層通信協(xié)議USB協(xié)議定義串行數(shù)據(jù)線路上發(fā)生的動作。這個(gè)包包括一個(gè)11位的幀號，這個(gè)幀號從0到Ox7FF連續(xù)變化，并重新折回0，SOF包被所有高速設(shè)備看到。 PID類型[17]PID類型PID名PID[3:0]描述標(biāo)記（Token）輸出（OUT）0001B在主機(jī)到功能部件的事務(wù)中有地址+端口號輸入（IN）1001B在功能部件到主機(jī)的事務(wù)中有地址+端口號幀開始（SOF）0101B幀開始標(biāo)記和幀號建立（SETUP）1101B在主機(jī)到功能部件建立一個(gè)控制管道的事務(wù)中有地址+端口號數(shù)據(jù)(DATA)數(shù)據(jù)0（DATA0）0011B偶數(shù)據(jù)包PID數(shù)據(jù)1（DATA1）1011B奇數(shù)據(jù)包PID握手（Handshake）確認(rèn)（ACK）0010B接收器收到無錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包不確認(rèn)（NAK）1010B接收設(shè)備部不能接受數(shù)據(jù)，或發(fā)送設(shè)備不能發(fā)送數(shù)據(jù)停止（STALL）1110B端口掛起，或一個(gè)控制管道請求不被支持。采用這種結(jié)構(gòu)開發(fā)USB設(shè)備成本較低，可靠性高。 51系列單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89S52單片機(jī)的介紹和選用單片機(jī)采用51系列兼容的AT89S52單片機(jī)。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止[16]。P1口: P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL 邏輯電平。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖