【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PSEN29ALE/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。74LS373 是一種帶三態(tài)門的8D鎖存器，其中：1D8D為8個(gè)輸入端，1Q8Q為8個(gè)輸出端。 LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)LE為“1”時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng)LE由“1”變“0”時(shí)，數(shù)據(jù)打入鎖存器。 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。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。 AT89S52和外圍器件在構(gòu)建最小系統(tǒng)的同時(shí)，為了方便調(diào)試，還為單片機(jī)擴(kuò)展了8位LED輸出和8位撥碼開關(guān)控制的電平輸入，分別接在AT89S52的P1口和P2口上，LED可備調(diào)試設(shè)備固件程序時(shí)使用。LED輸出直接通過1KΩ上拉電阻排接到+5V電源上，以低電平驅(qū)動(dòng)；撥碼開關(guān)輸入則由于與LPT并口接口擴(kuò)展有沖突，沒有直接連接在單片機(jī)P2口上，而是通過74245三態(tài)門緩沖器連接三態(tài)門作為總線開關(guān)，即在使用這一模塊時(shí)限制了模式選擇開關(guān)的低位應(yīng)為低電平[3]。 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。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。它還支持本地的DMA傳輸。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。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(chǔ)設(shè)備（Zip驅(qū)動(dòng)器）和數(shù)碼相機(jī)等等。它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。PDIUSBD12所具有的低掛起功耗連同Lazy Clock輸出可以滿足使用ACPI, On NOW和USB電源管理的要求低的操作功耗可應(yīng)用于使用總線供電的外設(shè)。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。2) PDIUSBD12的特性(1) (2) 高性能USB接口器件集成了SIE、FIFO存儲(chǔ)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(chǔ)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(jí)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。 PDIUSBD12芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1) 模擬收發(fā)器集成的收發(fā)器接口可通過終端電阻直接與USB電纜相連。(2) 電壓調(diào)整器。(3) PLL片內(nèi)集成了6M到48M時(shí)鐘乘法PLL。這樣就可使用低成本的6M晶振。EMI也隨之降低。PLL的工作不需要外部元件。(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。它能跟蹤USB規(guī)定范圍內(nèi)的抖動(dòng)和頻漂。(5) Philips串行接口引擎PSIEPhilips SIE實(shí)現(xiàn)了全部的USB協(xié)議層。完全由硬件實(shí)現(xiàn)而不需要固件的參與。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。(6) SoftConnectTM+（用于高速USB器件）置為高實(shí)現(xiàn)的。，默認(rèn)狀態(tài)下不與VCC相連。連接的建立通過外部/系統(tǒng)微控制器發(fā)送命令來實(shí)現(xiàn)。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。USB總線連接可以重新初始化而不需要拔出電纜。PDIUSBD12在連接可以建立之前會(huì)檢測(cè)VBUS是否可用。VBUS可通過EOT_N管腳進(jìn)行檢測(cè)。(7) GoodLinkTMGoodLinkTM技術(shù)可提供良好的USB連接指示。在枚舉中，LED指示根據(jù)通信的狀況間歇閃爍。當(dāng)PDIUSBD12成功地枚舉和配置后，LED指示將一直點(diǎn)亮。隨后與PDIUSBD12之間成功的傳輸（帶應(yīng)答）將關(guān)閉LED，處于掛起狀態(tài)時(shí)，LED將會(huì)關(guān)閉。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。作為一個(gè)診斷工具，它對(duì)隔離故障的設(shè)備是很有用的。該特性降低了現(xiàn)場(chǎng)支持和熱線的成本。(8) 存儲(chǔ)器管理單元MMU和集成RAM在以12M/s的速率傳輸并與微控制器并口相連時(shí)，MMU和集成RAM作為USB之間速度差異的緩沖區(qū)。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。(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。對(duì)一個(gè)微控制器而言，PDIUSBD12看起來就像一個(gè)帶8位數(shù)據(jù)總線和一個(gè)地址位（占用2個(gè)位置的）存儲(chǔ)器件。PDIUSBD12支持多路復(fù)用和非復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線。還支持主端點(diǎn)與本地共享RAM之間直接讀取的DMA傳輸。支持單周期和突發(fā)模式的DMA傳輸。4) PDIUSBD12引腳極其功能： PDIUSBD12的引腳定義符號(hào)類型描述1DATA0IO2雙向數(shù)據(jù)位02DATA1IO2雙向數(shù)據(jù)位13DATA2IO2雙向數(shù)據(jù)位24DATA3IO2雙向數(shù)據(jù)位35GNDP地6DATA4IO2雙向數(shù)據(jù)位47DATA5IO2雙向數(shù)據(jù)位58DATA6IO2雙向數(shù)據(jù)位69DATA7IO2雙向數(shù)據(jù)位710ALEI地址鎖存允許。在多路地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線系統(tǒng)中，ALE下降沿用于鎖存地址；在獨(dú)立地址/數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，ALE應(yīng)一直接地。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）。片內(nèi)有上電復(fù)位電路，此腳可以一直接高電平。21GL_NOD8GoodLink LED指示22XTAL1I晶振連接123XTAL2O晶振連接2。使用外部振蕩源接1時(shí)，此腳懸空24VccP電源（～），25DAUSB數(shù)據(jù)線D26D+AUSB數(shù)據(jù)線D+27P28A0I地址位。1選擇命令，0選擇地址。多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線配置時(shí)，接高電平。PDIUSBD12采用28PIN腳模式，SO28和TSSOP28封裝。 PDIUSBD12引腳圖 USB外圍電路及其與單片機(jī)連接D12與51單片機(jī)的連接非常簡(jiǎn)單。 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。該端口控制PDIUSBD12的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。AT89S52的多位地址和數(shù)據(jù)總線可直接與PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線相連。使用5V電源供電時(shí)，Vcc接5V；，設(shè)備選擇的是5V電源供電。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]。，D12的D0～D7引腳接系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，A0接數(shù)據(jù)線A0，片選信號(hào)接數(shù)據(jù)線A5，這樣D12的數(shù)據(jù)口地址就可以定為10h，而地址口地址定為11h（由于A5不參與其它芯片的地址譯碼，所以這樣的地址分配不會(huì)引起沖突）[5]。 PDIUSBD12外圍電路 擴(kuò)展功能電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本功能電路設(shè)計(jì)完畢以后，可以再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)具體來說，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。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(hào)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。 PS/2串行接口的擴(kuò)展設(shè)計(jì)PS/2接口擴(kuò)展可用于連接傳統(tǒng)的PS/2接口鍵盤或者鼠標(biāo)，在單片機(jī)中使軟件的方法，使設(shè)備整體在邏輯上被主機(jī)認(rèn)為是一個(gè)USB接口的鍵盤或者鼠標(biāo)，并且能夠正常工作。PS/。 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)來處理。，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(hào)是類似I2C總線信號(hào)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。補(bǔ)充一點(diǎn)：硬件上鍵盤的PS/2接口與鼠標(biāo)的PS/2接口實(shí)際上有區(qū)別，就是PS/2鼠標(biāo)一側(cè)，Data和Clk兩個(gè)端口都是集電極開路OC輸出，而在主機(jī)的PS/2鼠標(biāo)接口上Data和Clk兩條線與Vcc之間都加了10KΩ的上拉電阻，這樣PS/2鼠標(biāo)的Data和Clk在主機(jī)不干預(yù)的情況下會(huì)直接浮為高電平；而鍵盤則不是OC輸出，主機(jī)的鍵盤接口一側(cè)也沒有上拉電阻。雖然PS/2接口存在這樣不一致的情況，但是AT89S52單片機(jī)的P1～P3端口內(nèi)已經(jīng)集成了上拉電阻，所以不需要在硬件上對(duì)此分別考慮。 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。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。該芯片允許一百萬次以上的編程和擦除，并能保持?jǐn)?shù)據(jù)、達(dá)10年以上。且有硬件數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制，防止誤操作引起的數(shù)據(jù)丟失。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。為了給2808供電，附加了電壓轉(zhuǎn)換芯片1117。1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器,。1117有可調(diào)電壓的版本，通過2個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn) ～ 輸出電壓范圍。另外還有5個(gè)固定電壓輸出（、 和 5V）的型號(hào)。1117提供電流限制和熱保護(hù)。調(diào)節(jié)端通過一個(gè)旁路電容，可防止輸出電壓放大倍數(shù)的增加。輸出電容對(duì)于保持輸出電壓的穩(wěn)定性起著非常重要的作用，如果使用鉭電容，1117要求輸出電容的最小值為