【正文】 ，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。PDIUSBD12的GL_N接LED，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，LED在USB被連接時(shí)會(huì)發(fā)光，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)閃爍，LED常亮或一直不亮說明USB接口有問題。 PDIUSBD12外圍電路及其與單片機(jī)的連接設(shè)計(jì) PDIUSBD12介紹 1) PDIUSBD12簡(jiǎn)介PDIUSBD12是一款性價(jià)比很高的USB器件。此外它還集成了許多特性包括SoftConnetTM，GoodLinkTM，可編程時(shí)鐘輸出，低頻晶振和終止寄存器集合。(4) 位時(shí)鐘恢復(fù)位時(shí)鐘恢復(fù)電路使用4X過采樣規(guī)則，從進(jìn)入的USB數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時(shí)鐘。這就允許系統(tǒng)微控制器在決定與USB建立連接之前完成初始化時(shí)序。該特性為USB器件，集線器和USB通信狀態(tài)提供了用戶友好的指示。還支持主端點(diǎn)與本地共享RAM之間直接讀取的DMA傳輸。1選擇命令，0選擇地址。使用5V電源供電時(shí)，Vcc接5V；，設(shè)備選擇的是5V電源供電。 PS/2接口引腳定義[18]引腳123456功能未定義Vcc未定義DataGndClkPS/2接口中有定義的引腳只有4個(gè)，其中包含兩條電源和地，另外2條Data和Clk上傳輸?shù)腡TL電平信號(hào)，可以直接用單片機(jī)來(lái)處理。由于考慮到單片機(jī)編程方便和USB總線供電等因素，系統(tǒng)電路板的主要部件都使用了5V電源，～ V電源供電。2808除了16M8字節(jié)的存儲(chǔ)空間外，還集成了512K8字節(jié)的備用空間，可以用作存放數(shù)據(jù)校驗(yàn)等冗余信息，以保證數(shù)據(jù)存放的可靠性。同時(shí)，由P0向LPT接口的D0～D7讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)，由于同在系統(tǒng)總線上的D12和2808并不會(huì)受到影響。在本系統(tǒng)中，當(dāng)PDIUSBD12從USB接受到一個(gè)數(shù)據(jù)包，就對(duì)CPU產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU立即響應(yīng)中斷。2) 配置描述符配置描述符向主機(jī)報(bào)告設(shè)備的配置信息，包括設(shè)備供電方式、最大電流等屬性，并指定了一個(gè)配置包含的接口數(shù)。報(bào)告描述符定義了設(shè)備傳送給主機(jī)和主機(jī)發(fā)送給設(shè)備的數(shù)據(jù)格式，并且告知主機(jī)該如何處理數(shù)據(jù)。初始化完成之后，主循環(huán)實(shí)際上不再參與USB通信，而只是做無(wú)用的死循環(huán)或設(shè)備的其他功能操作。D12芯片的命令端口地址在本系統(tǒng)中為0x11，定義為unsigned pdata D12_COMM_at_0x11。3) 主程序主程序（）完成的任務(wù)有設(shè)備上電后的初始化工作和主循環(huán)。d12m(0xf3)表示向D12的命令端口寫字節(jié)0xf3（即 set mode的命令字），接著通過d12write（）函數(shù)向D12的數(shù)據(jù)端口寫2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)0x16和0x43，分別表示使SoftConnect狀態(tài)變?yōu)檫B接以及更改D12對(duì)單片機(jī)的時(shí)鐘輸出為12MHz。簡(jiǎn)言之，中斷處理程序的功能就是協(xié)調(diào)在USB電氣接口與USB通信協(xié)議之間的數(shù)據(jù)傳輸。 驅(qū)動(dòng)程序概述設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是保證用戶應(yīng)用程序軟件訪問設(shè)備硬件的程序軟件。每個(gè)應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)與操作系統(tǒng)通信。2) 創(chuàng)建和刪除設(shè)備。10) 處理電源管理請(qǐng)求。這類工具一般以源代碼和庫(kù)函數(shù)調(diào)用的形式提供給開發(fā)者許多現(xiàn)成的設(shè)備底層驅(qū)動(dòng)支持，開發(fā)者只需要調(diào)用工具中的預(yù)定義類和底層驅(qū)動(dòng)接口就可以方便地生成符合用戶要求的完整驅(qū)動(dòng)程序。 Card Information窗口，再到Windows的設(shè)備管理器窗口中為設(shè)備更換驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)就會(huì)把設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序安裝為新的驅(qū)動(dòng)程序。Win Driver工具軟件生成的驅(qū)動(dòng)程序提供了一些間接控制設(shè)備硬件的接口函數(shù)，可以完成USB通信的大部分功能，現(xiàn)將Win 。 系統(tǒng)硬件測(cè)試系統(tǒng)硬件搭建完畢以后，需要對(duì)硬件調(diào)試。而對(duì)于D12芯片的檢測(cè)，需要等到軟件程序設(shè)計(jì)完畢以后，在系統(tǒng)的整體調(diào)試中才能進(jìn)行。以上軟件程序的調(diào)試都是在硬件電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以本系統(tǒng)的軟件調(diào)試也可以成為系統(tǒng)測(cè)試。當(dāng)系統(tǒng)的固件完成后，就可以用設(shè)備配合自己開發(fā)的軟件工具來(lái)做一些簡(jiǎn)單的USB接口實(shí)驗(yàn)，觀察設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換過程。這里可以設(shè)置向設(shè)備發(fā)送一個(gè)Setup包，以讀取或?qū)懭肴舾蓴?shù)據(jù)。包括系統(tǒng)固件的實(shí)現(xiàn)，USB芯片底層驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，運(yùn)用Win Driver工具對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)。還需要進(jìn)一步加強(qiáng)完善通訊的各種測(cè)試方法手段，從而建立與PC機(jī)的通信。第五階段：論文的撰寫。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中涉及到的技術(shù)如下：1) USB技術(shù)2) 單片機(jī)的C語(yǔ)言程序編寫3) 底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)技術(shù)在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，本人做了以下的工作：第一階段：收集、閱讀和分析資料，通過不斷的分析比較，尋求一種比較完善的設(shè)計(jì)方法，從理論上找出了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中，Log顯示主機(jī)與通信的詳細(xì)信息，Resource中可以實(shí)現(xiàn)與設(shè)備通信的功能。為方便測(cè)試，設(shè)備內(nèi)部以軟件方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位計(jì)數(shù)器，當(dāng)1ms的SOF幀引發(fā)中斷時(shí)，在中斷處理程序中有相應(yīng)處理，控制每隔125ms時(shí)間，計(jì)數(shù)器的值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器值發(fā)生改變時(shí)，就將新值寫入D12的發(fā)送緩沖區(qū)，這樣當(dāng)下一次主機(jī)查詢來(lái)時(shí)，設(shè)備就把這個(gè)數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)。通過系統(tǒng)硬件檢測(cè)，排除了硬件電路上的問題，為系統(tǒng)的調(diào)試打好基礎(chǔ)。對(duì)于本系統(tǒng)，主要看單片機(jī)系統(tǒng)是否工作。 Win Driver庫(kù)函數(shù)函數(shù)名功 能USB_RegisterWin DriverWin Driver注冊(cè)，所有程序必須調(diào)用USB_Open打開USB設(shè)備USB_Close關(guān)閉USB設(shè)備USB_GetDeiverInfo讀取設(shè)備信息USB_ResetDevice設(shè)備復(fù)位BOOL USB_ResetPipe管線復(fù)位USB_ReadWritePipes讀寫管線USB_ReadPipe00讀00管線USB_WritePipe00寫00管線USB_StopTransferPipe0000管線停止傳輸U(kuò)SB_ReadPipe81讀81管線USB_StopTransferPipe8181管線停止傳輸4 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)完之后，需要對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件進(jìn)行調(diào)試。應(yīng)用程序是處在應(yīng)用層的上層軟件，它提供了用戶界面，通過應(yīng)用程序可以對(duì)設(shè)備實(shí)行控制。 用Win Driver開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序在USB設(shè)備已經(jīng)有主機(jī)列舉成功后，就可以使用Win Driver開發(fā)調(diào)試USB驅(qū)動(dòng)程序了。 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的工具軟件Windows設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)工具應(yīng)用比較廣泛的有：一種是DDK。6) 訪問硬件。USB設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用IRP傳遞總線通信，處理USB通信。在訪問內(nèi)存和其它系統(tǒng)資源時(shí)，允許代碼有不同的優(yōu)先級(jí)。 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在設(shè)備硬件和單片機(jī)固件都開發(fā)調(diào)試通過之后，主機(jī)就能夠正確識(shí)別設(shè)備了，但主機(jī)與USB設(shè)備的信息交互是通過軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SOF包和總線重置的處理程序都是自定義的部分，是為了更好地配合設(shè)備工作而添加的代碼，與設(shè)備的實(shí)質(zhì)沒有太大關(guān)系；而掛起狀態(tài)改變引起的中斷在這里不需要做處理；由于USB的數(shù)據(jù)傳輸都是由D12自動(dòng)完成，端點(diǎn)1和2的輸出/輸入中斷處理就沒有什么實(shí)質(zhì)內(nèi)容。所以，本系統(tǒng)上電時(shí)唯一需要用到的初始化指令是設(shè)置模式（set mode）。d12write( )函數(shù)的原型為void d12write(unsigned char dat)，實(shí)現(xiàn)的功能是向D12接口芯片的數(shù)據(jù)口寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)字。 固件程序的結(jié)構(gòu)1) 固件結(jié)構(gòu)概述本系統(tǒng)的核心為AT89S52單片機(jī)，從單片機(jī)的角度看，固件程序的結(jié)構(gòu)包括兩部分，即主程序和中斷子程序。4) 端點(diǎn)描述符號(hào)端點(diǎn)描述符用來(lái)描述端點(diǎn)的屬性以及各個(gè)端點(diǎn)的位置，包含此端點(diǎn)的傳輸方向、傳輸類型以及傳輸率等信息。 描述符USB的描述符定義了關(guān)于設(shè)備的各種信息，描述符是一種預(yù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)描述符的第1個(gè)字節(jié)都是該描述符的總字節(jié)數(shù)長(zhǎng)度，第2個(gè)字節(jié)則為該描述符自身類型的標(biāo)識(shí)。主機(jī)應(yīng)用軟件通過客戶驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備進(jìn)行通信，由設(shè)備產(chǎn)生USB數(shù)據(jù)的傳輸動(dòng)作；固件則響應(yīng)各種來(lái)自設(shè)備的USB標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，完成各種數(shù)據(jù)的交換工作和事件處理。，nCE、CLE、ALE以及附加的74245三態(tài)緩沖器的nE和DIR分別受到來(lái)自地址總線的A0、AAA4的控制。另外還有5個(gè)固定電壓輸出（、 和 5V）的型號(hào)。 Flash存儲(chǔ)器的擴(kuò)展設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)Flash移動(dòng)存儲(chǔ)器的功能，擴(kuò)展了一塊容量為16M8字節(jié)的FlashE2PROM芯片Samsung K9F2808。擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)具體來(lái)說，就是以擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的方式，給每個(gè)外圍器件分配一個(gè)或者多個(gè)地址，即將單片機(jī)最小系統(tǒng)的地址總線按一定的規(guī)律譯碼，使得某些特定的地址組合時(shí)器件的片選有效，同時(shí)外圍數(shù)字器件就能夠在單片機(jī)的控制下與單片機(jī)通信。 PDIUSBD12與單片機(jī)的連接圖中，ALE接為低電平表示一個(gè)獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線配置PDIUSBD12的A0腳與AT89S52的任意一個(gè)I/O 口相連。11CS_NI片選（低電平有效）12SUSPENDLOD4芯片進(jìn)入掛起狀態(tài)13CLKOUTO2可編程時(shí)鐘輸出14INT_NOD4中斷輸出（低電平有效）15RD_NI讀使能（低電平有效）16WR_NI寫使能（低電平有效）17DMREQO4DMA請(qǐng)求18DMACK_NIDMA響應(yīng)（低電平有效）19EOT_NIDMA傳輸結(jié)束（低電平有效）20RESET_NI異步復(fù)位（低電平有效）。這就允許微控制器以它自己的速率對(duì)USB信息包進(jìn)行讀寫。(7) GoodLinkTMGoodLinkTM技術(shù)可提供良好的USB連接指示。該模塊的功能包括：同步模式的識(shí)別，并行/串行轉(zhuǎn)換，位填充/解除填充，CRC校驗(yàn)/產(chǎn)生，PID校驗(yàn)/產(chǎn)生，地址識(shí)別和握手評(píng)估/產(chǎn)生。(3) PLL片內(nèi)集成了6M到48M時(shí)鐘乘法PLL。它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類，海量存儲(chǔ)器件，通信器件，打印設(shè)備以及人機(jī)接口設(shè)備。 OE為輸出允許端：當(dāng)OE=0時(shí)，三態(tài)門打開； 當(dāng)OE=1時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。對(duì)于自供電設(shè)備的電源必須要與總線的電源進(jìn)行隔離，自供電電源與USB總線的電源之間只能共地，同時(shí)設(shè)備不能通過USB口向VBUS輸出電流。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。否則，ALE將被微弱拉高。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。P3口：P3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(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。所以我選用AT89S52單片機(jī)做此畢業(yè)設(shè)計(jì)。因此，選擇的方案是功能強(qiáng)大，支持總線供電和設(shè)備自供電兩種方式的PDIUSBD12作為接口芯片來(lái)設(shè)計(jì)USB設(shè)備接口，單片機(jī)控制器作為下位機(jī)，通過USB接口芯片和USB總線與PC機(jī)交換數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的邏輯功能。實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的接口連接，通常的做法有以下的兩種：一種是采用分離的USB接口芯片和微處理芯片。設(shè)備端點(diǎn)的定義確定它是中斷傳輸、塊傳輸還是同步傳輸。PID由8位組成，其中后4位是糾錯(cuò)位。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。1)控制傳輸:主要用于命令袱態(tài)操作，由主機(jī)軟件發(fā)起的請(qǐng)求/響應(yīng)通信過程，具有突發(fā)性,非周期的特點(diǎn)。每一組稱為一個(gè)配置，一次只能有一個(gè)配置是活動(dòng)的。管道分為流管道(Stream Pipe)和消息管道(Message Pipe)。 USB電纜信號(hào)定義編號(hào)信號(hào)名稱顏色注釋1VBUS紅色電源線2D白色數(shù)據(jù)3D+綠色+數(shù)據(jù)4GND黑色地線 USB設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu) USB的設(shè)備可以分成多個(gè)不同類型，同類型的設(shè)備可以擁有一些共同的行為特征和工作協(xié)議，這樣可以使設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫變得簡(jiǎn)單一些。為主機(jī)提供附加功能的設(shè)備稱為功能模塊。(2)對(duì)現(xiàn)存操作系統(tǒng)接口產(chǎn)生極大影響。3)同步帶寬(1)可以為外設(shè)提供確定的帶寬和很小的時(shí)延。(3)設(shè)備自動(dòng)識(shí)別，自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序和配置。以上幾種擴(kuò)展不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備可在上電后由一個(gè)2位的撥碼開關(guān)選擇自己配置哪種設(shè)備。這種靈活性不但減小了開發(fā)的時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)以及費(fèi)用,而且利用USB總線技術(shù)的即插即用、熱插拔等特性,可以開發(fā)出高性能的USB接口,從而用最快捷的方法實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的USB外設(shè)的解決方案，因此，研究意義較為深遠(yuǎn)。51系列的芯片在目前來(lái)說是性價(jià)比最高的單片機(jī),而且供貨充足,有多家公司生產(chǎn)，而且51系列芯片的開發(fā)是最容易的,開發(fā)周期短，特別是國(guó)內(nèi)的院校大都采用了51系列來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)的支持下，還可以不用干預(yù)自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序，可以說是做到了真正的即插即用。USB是近年來(lái)應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù),是一些PC大廠商,如 Microsoft、Intel等為了解決日益增加的PC外設(shè)與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而制定的一種串行通信的標(biāo)準(zhǔn),自1995年在Comdex上亮相以來(lái)至今已廣泛地為各 PC廠家所支持。如果在電腦工作期間插上或拔出，雖然有時(shí)電腦還是可以繼續(xù)工作，但大多數(shù)時(shí)候電腦會(huì)停止響應(yīng)，或是插入的裝置無(wú)法工作，甚至死機(jī)，嚴(yán)重的還會(huì)燒壞主板接口。另一種就是純粹的USB接口芯片,僅處理USB 通信，如PHILIPS 的PDIUSBD11（I2C 接口）、PDIUSBP11A、PDIUSBD12（并行接口）、National Semiconductor的USBN960USBN960USBN9604等。利用89S52與PDIUSBD12相連的USB接口電路能大大提高89S52的通信速率。2) PS/2接口擴(kuò)展電路擴(kuò)展PS/2接口，可實(shí)現(xiàn)將PS/2鍵盤和PS/2鼠標(biāo)轉(zhuǎn)換為USB設(shè)備使用。 USB總線的優(yōu)點(diǎn) 隨著各種