【正文】 類型的USB外設(shè)(如USB閃存盤、USB視頻頭、USB鼠標(biāo)等)的陸續(xù)出現(xiàn)，USB通信的優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛的被人們所熟知，將外設(shè)連接到計(jì)算機(jī)時(shí)，USB接口成為優(yōu)先的選擇，不管是使用外設(shè)的用戶或是開發(fā)USB軟硬件的設(shè)計(jì)者，USB都有讓雙方滿意的特性。(4)支持多達(dá)127個(gè)物理外設(shè)。5)穩(wěn)定性(1)協(xié)議中包含錯(cuò)誤檢測機(jī)制。USB的接入點(diǎn)由集線器(Hub)來提供。信號線的特性阻抗為9052，而信號是利用差模方式送入信號線的。所有設(shè)備都有一個(gè)端點(diǎn)0傳輸，用于配置和控制各設(shè)備。消息管道是雙向的，它只支持控制傳輸方式。主機(jī)操作系統(tǒng)要為發(fā)現(xiàn)的每個(gè)配置或接口建立內(nèi)核設(shè)備[19]。3)批量傳輸:主要用于沒有帶寬和間隔時(shí)間要求的大量數(shù)據(jù)的傳送和接收?？捎玫臄?shù)據(jù)傳輸時(shí)間(帶寬)被劃分成幀，每個(gè)幀lms長，一個(gè)全速的數(shù)據(jù)幀最多含有1500字節(jié)，而對于低速的幀最多含有187字節(jié)。像任何其它包一樣，SOF包可能被破壞。專用（Special）前同步（PRE）1100B主機(jī)發(fā)送的前同步字。另一種就是采用帶有USB接口電路的單片機(jī)，這種單片機(jī)的芯片上集成了USB接口電路，可以直接處理USB傳輸線上的數(shù)據(jù)。AT89S52是低功耗，高性能，采用COMS工藝的8位單片機(jī)。3) AT89S52引腳及其功能：AT89S52有40個(gè)管腳： AT89S52引腳圖功能說明：VCC: 電源GND: 接地P0口: P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。對P1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。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。 P3口引腳第二功能引腳號第二功能RXD（串行輸入）TXD（串行輸出）INT0(外部中斷0)INT0(外部中斷0)T0（定時(shí)器0外部輸入）T1（定時(shí)器1外部輸入）WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST:復(fù)位輸入。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE脈沖將會跳過。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。R1，R2是串聯(lián)終端電阻。 P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9RXD10TXD11INT012INT113WR16RD17X218X119P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039EA/VP31AT89S52U1+5VGND+5VD1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LED12345678RP112345678RP2+5V10uFC51KR3+5VGND+5V1KR6+5V+5VD9LED1KR7+5VY16MHZ30pFC330pFC4C110uFC218R118R21234J1USBB PORT+5VD01D12D23D34D46D57D68D79GND5ALE10CS11SUSPEND12CLKOUT13INT14RD15WR16DMREQ17DMACK18EOT19RESET20GL21XTAL122XTAL223VCC24D25D+2627A028U3PDIUSBD12 AT89S52與PDIUSBD12構(gòu)建的最小系統(tǒng) AT89S52和外圍器件。它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。2) PDIUSBD12的特性(1) (2) 高性能USB接口器件集成了SIE、FIFO存儲器、收發(fā)器以及電壓調(diào)整器 (3) 符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格 (4) 可與任何外部微控制器／微處理實(shí)現(xiàn)高速并行接口2M字節(jié)／秒 (5) 完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作 (6) 集成320字節(jié)多結(jié)構(gòu)FIFO存儲器 (7) 主端點(diǎn)的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸 (8) 在批量模式和同步模式下均可實(shí)現(xiàn)1M字節(jié)／秒的數(shù)據(jù)傳輸速率 (9) 具有良好EMI特性的總線供電能力 (10) 在掛起時(shí)可控制LazyClock輸出 (11) 可通過軟件控制與USB的連接 (12) 采用GoodLink技術(shù)的連接指示器，在通信時(shí)使LED閃爍 (13) 可編程的時(shí)鐘頻率輸出 (14) 符合ACPI OnNOW和USB電源管理的要求 (15) 內(nèi)部上電復(fù)位和低電壓復(fù)位電路 (16) 有SO28和TSSOP28兩種封裝 (17) 工業(yè)級操作溫度40～+85℃ (18) 高于8kV的在片靜電防護(hù)電路減少了額外元件的費(fèi)用 (19) 具有高錯(cuò)誤恢復(fù)率(99％)的全掃描設(shè)計(jì)確保了高品質(zhì) (20) ，～ (21) 多中斷模式實(shí)現(xiàn)批量和同步傳輸 3) PDIUSBD12芯片功能框圖及其說明。它能跟蹤USB規(guī)定范圍內(nèi)的抖動和頻漂。USB總線連接可以重新初始化而不需要拔出電纜。作為一個(gè)診斷工具，它對隔離故障的設(shè)備是很有用的。支持單周期和突發(fā)模式的DMA傳輸。多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線配置時(shí)，接高電平。D12與單片機(jī)連接時(shí)可以給它加接6M的石英晶體，單片機(jī)的外部時(shí)鐘則由D12的CLKOUT引腳提供，時(shí)鐘輸出的頻率為12M[20]。這兩個(gè)端口也可以用做串行通信口RXD和TXD，但是由于PS/2接口信號是類似I2C總線信號的形式工作的，不能與AT89S52單片機(jī)的串行口直接兼容，所以此系統(tǒng)中不使用單片機(jī)的串行通信功能。為了給2808供電，附加了電壓轉(zhuǎn)換芯片1117。對于51單片機(jī)，2808最突出的特點(diǎn)在于它是針對8位微處理器設(shè)計(jì)的。LPT接口模塊除了可以用做打印機(jī)擴(kuò)展之外，還可以重新定義它的引腳功能作其他數(shù)據(jù)傳輸之用，前提是單片機(jī)固件中相應(yīng)的描述符要更改為打印機(jī)之外的其它設(shè)備[9]。在ISR(中斷服務(wù)程序)中，固件讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存值到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，隨后置柏應(yīng)事件的標(biāo)志位，CPU繼續(xù)前臺程序，檢測事件標(biāo)志，執(zhí)行完成相應(yīng)的事件任務(wù)。對每個(gè)設(shè)備而言，可能會有一個(gè)或多個(gè)配置類型，其配置的數(shù)目由設(shè)備描述符的最后一個(gè)字段bNumConfigurations所設(shè)定的。在一個(gè)報(bào)告描述符中必須有以下項(xiàng)目：(1)輸入（input）、輸出（output）、特性（feature）或集合（collection）；(2)用途（usage）；(3)用途頁（usage page）；(4)邏輯最大值（logical maximum）；(5)邏輯最小值（logical minimum）；(6)報(bào)告長度（report size）；(7)報(bào)告記數(shù)值（report count）。每次PDIUSBD12接口芯片檢測到USB總線上主機(jī)發(fā)給這個(gè)設(shè)備的信號時(shí)候就觸發(fā)一次單片機(jī)的外部中斷。該端口為只讀。在只實(shí)現(xiàn)基本USB設(shè)備功能的本系統(tǒng)中，目前單片機(jī)的外部器件中只需要對D12進(jìn)行初始化。4) 中斷處理程序本系統(tǒng)的中斷處理程序（）。5) USB通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)USB通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)（）的功能就是響應(yīng)主機(jī)提出的設(shè)備要求。設(shè)備驅(qū)動程序的任務(wù)是在應(yīng)用層和硬件控制代碼之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。驅(qū)動通信使用輸入/輸出請求包（IRP）結(jié)構(gòu)。3) 處理Win32程序打開和關(guān)閉文件句柄的要求。11) 處理Windows管理診斷（WMI）向系統(tǒng)管理員報(bào)告。使用這類工具開發(fā)驅(qū)動程序不如使用DDK靈活，但大大減小開發(fā)者的工作量和難度，縮短了開發(fā)周期。之后就會發(fā)現(xiàn)設(shè)備的掃描已經(jīng)暫時(shí)停止了（這時(shí)電路板的Good Link指示LED不再閃爍，計(jì)數(shù)器不顯示輸出）。當(dāng)設(shè)備接入主機(jī)之后，從應(yīng)用程序中可以開啟和關(guān)閉設(shè)備。對系統(tǒng)硬件調(diào)試，主要按以下步驟來實(shí)現(xiàn)：1) 看板子是否通。調(diào)試調(diào)試過程中我收獲很大。系統(tǒng)固件程序在wave6000中編譯通過后，我們就可以對它進(jìn)行測試。在這里，利用Win Driver來觀察USB設(shè)備的工作情況。在這個(gè)過程中要注意：這里的Setup包的Type、Request域?yàn)樽止?jié)數(shù)據(jù)，wValue、wIndex、wLength域?yàn)樽謹(jǐn)?shù)據(jù)，Setup包傳輸?shù)膶?shí)際內(nèi)容可在輸入框下方的文本框中顯示。由于USB協(xié)議和底層驅(qū)動相當(dāng)復(fù)雜，自己C語言運(yùn)用能力也有限，在這個(gè)階段中，自己也需要通過不斷的學(xué)習(xí)，來完成本階段的工作。參考文獻(xiàn)[1] ［Ｍ］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，～160.[2] ［Ｍ］.西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，～62.[3] 楊代華，葉敦范，［Ｍ］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，～105.[4]（美）Jan ［Ｍ］.北京: 中國電力出版社，～157.[5] ［Ｍ］.北京：國防工業(yè)出版社，～53.[6] ［Ｍ］. 北京: 電子工業(yè)出版社，～81.[7] 馬忠梅，馬巖，［Ｍ］.北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，～185.[8] ［Ｍ］.北京: 清華大學(xué)出版社，～128.[9] ［Ｍ］.北京: 北京航空航天大學(xué)大學(xué)出版社，～206.[10] ［Ｍ］.北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，～97.[11] ［Ｍ］.北京: 人民郵電出版社，～104.[12] Chris WDM設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)指南［Ｍ］.西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，～70.[13] 莫林利，++實(shí)現(xiàn)與USB驅(qū)動程序的通信［Ｊ］.電腦編程技術(shù)與維護(hù)，2003，1：1001～1004.[14] ［Ｍ］.西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，～56.[15] ［Ｍ］.北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2000. 98～104.[16] TEXAS Circuit。第四階段：與PC機(jī)相連接的系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試。結(jié)論本文從硬件和軟件兩個(gè)方面詳細(xì)地介紹了USB接口在單片機(jī)通信中的設(shè)計(jì)應(yīng)用過程以及相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。Win Driver包含2個(gè)子窗口，Log和Resource。該設(shè)備是一個(gè)人機(jī)接口設(shè)備，以中斷方式傳輸，查詢周期為10ms（接口描述符中定義為10ms），發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)都只有1字節(jié)。后來檢測單片機(jī)模塊時(shí)，發(fā)現(xiàn)其沒有正常工作，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路有問題，原因是復(fù)位腳上的電容接反了方向，導(dǎo)致不能復(fù)位，單片機(jī)不能工作。2) 看系統(tǒng)各部件是否正常工作。單擊“監(jiān)聽管線”后，應(yīng)用程序通過驅(qū)動程序?qū)υO(shè)備的中斷端點(diǎn)進(jìn)行掃描，這時(shí)設(shè)備單片機(jī)內(nèi)部的記數(shù)值就會發(fā)給主機(jī)，在應(yīng)用程序的文本框中就會顯示出來[12]。 系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā) 應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)用程序是基于驅(qū)動程序提供的接口工作的，所以本系統(tǒng)涉及的應(yīng)用程序必須調(diào)用Win Driver提供的驅(qū)動程序接口。區(qū)別在于Driver Works等工具可以開發(fā)出獨(dú)立但是完整的驅(qū)動程序，而使用Win Driver軟件時(shí)工具只提供一個(gè)設(shè)備安裝信息文件（.inf），真正的驅(qū)動程序在安裝Win Driver時(shí)就已經(jīng)加載了。其中“初始化”模塊是一定不能少的，其它模塊可選。5) 實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的串行化訪問。每個(gè)IRP請求或執(zhí)行一個(gè)獨(dú)立的輸入/輸出操作。在Windows操作系統(tǒng)中，程序代碼以以下兩種方式之一運(yùn)行：用戶或內(nèi)核。注：固件程序的源代碼見附錄2。 讀中斷寄存器返回值位7 6543210初始值00000000說 明掛起狀態(tài)改變總線重置端點(diǎn)2輸入端點(diǎn)2輸出端點(diǎn)1輸入端點(diǎn)1輸出控制輸入控制輸出本系統(tǒng)設(shè)備中，固件程序只須處理端點(diǎn)0的輸出和輸入要求就可以完成設(shè)備的正常配置和基本工作。說明：上電后默認(rèn)地址為0，暫時(shí)不需要改動，一般在收到設(shè)定地址的要求時(shí)再使用；SoftConnect為斷開狀態(tài)，即這時(shí)主機(jī)檢測不到設(shè)備的接入，需軟件設(shè)置SoftConnect為連接狀態(tài)后主機(jī)才能檢測到設(shè)備接入；初始時(shí)鐘輸出為4MHz，本系統(tǒng)要求的系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz或24MHz；而設(shè)置DMA（set DMA）指令只要在設(shè)備內(nèi)部的D12和存儲器間使用DMA才會用到，本系統(tǒng)不用。D12芯片的數(shù)據(jù)端口地址在本系統(tǒng)中為0x10，定義為unsigned char volatile D12_DATA_AT_0X10,。中斷程序所做的工作應(yīng)該包括對每個(gè)包的接收清除中斷標(biāo)志，以使D12能夠觸發(fā)下一次中斷[7]。對很多USB設(shè)備來說，字符串描述符都不是必須的，但是字符串描述符的使用有助于提高設(shè)備界面的友好性。對一個(gè)設(shè)備的配置來說，可能是一種或多種接口類型，其接口的數(shù)目是由配置描述符的bNumInterface字段指定的。因此，編寫固件程序的一個(gè)最主要的目的就是讓W(xué)indows可以檢測和識別設(shè)備。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括三個(gè)大的方面：固件（Firmware）、WDM客戶驅(qū)動（主機(jī)操作系統(tǒng)上的客戶驅(qū)動程序）以及主機(jī)應(yīng)用軟件。2808解決8位微處理器的這個(gè)局限是用了以下的方法：不再像傳統(tǒng)的存儲器那樣采用分離的外部地址總線和外部數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線用來尋址存儲器內(nèi)部的數(shù)據(jù)空間，而是通過內(nèi)部的一個(gè)控制邏輯，分時(shí)地從8位數(shù)據(jù)口輸入命令、地址和數(shù)據(jù)，并以外部引腳片選和地址有效分3次送出24位地