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本科優(yōu)秀畢業(yè)論文-基于usb接口的無線遙控鼠標(參考版)

2024-11-11 21:04本頁面
  

【正文】 并行接口容易使用速度快并且能直接與主微控制器接口,對于微控制器 PDIUSBD12可以看成是一個有 8位數(shù)據(jù)總線和 1位地址線的存儲設備,PDIUSBD12支持多路復用和非多路復用的地址和數(shù)據(jù)總線。 MMU和集成 RAM能緩沖 USB(工作在12Mb/s)數(shù)據(jù)傳輸和微控制器之間并行接口之間的速度差異,這允許微控制器以自己的速度讀寫 USB包。在掛起期間 LED熄滅這種特性可以使知道 PDIUSBD12的狀態(tài)方便電路調試。這使得系統(tǒng)微處理器可以在決定建立 USB連接之前完成初始化,重新初始化 USB總線連接也可以不用拔掉電纜來完成。這個模塊的功能包括同步模式識別并 /串轉換位填充 /不填充 CRC校驗 PID確認地址識別以及握手鑒定。允許使用 6MHz的晶振 EMI也由于使用低頻晶振而減小 PLL的工作不需要外部器件,位時鐘恢復位時鐘恢復電路用 4倍過采樣原理,從輸入的 USB數(shù)據(jù)流中恢復時鐘能跟蹤 USB規(guī)范中指出的信號抖動和頻率漂移; ? PHILIPS串行接口引擎 PSIE。 圖 PDIUSBD12內部結構 ? 模擬收發(fā)器集成的收發(fā)器直接通過終端電阻與 USB電纜接口; ? 電壓調整器片上集成的 1個 。 PDIUSBD12還集成了像 SoftConnect GoodLink可編程時鐘輸出,低頻晶振和終端電阻等特性,所有這些特性都能在系統(tǒng)實現(xiàn)時節(jié)省成本,同時在外圍設備上很容易實現(xiàn)更高級的 USB功能。因此, PDIUSBD12非常適合 做很多外圍設備,如打印機、掃描儀、外部大容量存儲器、 Zip驅動器和數(shù)碼相機等、現(xiàn)在用 SCSI實現(xiàn)的很多設備如果用 USB來實現(xiàn)可以直接降低成本。 PDIUSBD12,完全符合 。這種靈活性減少了開發(fā)時間、風險和成本。而硬件電路設計的好壞也直接關系到后期編程,調試的難易程度,所以硬件電路至關重要! . USB控制芯片 PDIUSBD12的介紹 PDIUSBD12 是一個性能優(yōu) 化的 USB器件,通常用于基于微控制器的系統(tǒng)并與微控制器通過高速通用并行接口進行通信,也支持本地 DMA傳輸。另外,還有一種高速的串行接口 IEEE1394,傳輸率可達400Mb 乃至 ,如硬盤、光驅等。 USB是 1996年出現(xiàn)的, 推出 USB主要有三個目的:一是使安裝、使用設備更加容易:使用 USB,幾乎所有的中低速設備都可以用相同的電纜和接頭與 PC相連,即使是不懂得硬件知識的人也可以安全的安裝和使用 USB設備, USB所具有的即插即用特性,更是體現(xiàn)了它的便捷;二是擴展 USB 的 I/O能力:從理論上講 USB最多可以支持 127個外設,總帶寬達 12Mb/S,可以滿足幾乎所有的中、低速設備的要求。對設備進行分類是為了抹除不同硬件廠商之間的差異,以便于主機 (PC)對設備進行方便、統(tǒng)一的管理,相同類型的設備都由一組標準定義的功能模塊組成。 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 30 . 小結 以上介紹的 USB的基本結構和原理,只涉及了 USB規(guī)范 ,如果想深入的了解 USB必須仔細閱讀 USB規(guī)范。 . 錯誤檢驗與恢復 USB具有檢查錯誤的能力,并且可以根據(jù)傳輸類型的要求進行相應 的處理,例如:控制傳輸?shù)男枰芨叩臄?shù)據(jù)準確度,因此支持所有錯誤檢驗與重試來實現(xiàn)端對端的數(shù)據(jù)完整傳輸,而同步傳輸不允許重試,因此必須具有一定的容錯性。 上行的操作則沒有上述的行為,低速與高速是一樣的。而在這個期間 Hub完成必要的設置,使之能接收低速的信號。 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 29 圖 低速方式的輸入操作 所有下行的低速傳輸?shù)陌仨毾劝l(fā)送一個 PRE包, Hub必須解釋 PRE包,而所有其它的 USB設備必須忽略這個包。低速的輸入操作 如圖 。對于發(fā)送者來說,在接收到 NAK時或在規(guī)定時間內沒有接收到 ACK,則將上一次的數(shù)據(jù)重發(fā)。同時,接收者的序列位被觸發(fā)。 圖 連續(xù)的傳送 圖 重試的不被確認的事務 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 28 圖 重試的 ACK損壞的事務 每次總線操作,接收者將發(fā)送者的序列位 (被譯碼成數(shù)據(jù)包 PID的一位,即 Data0 或Data1)與本身的相比較 ,如果數(shù)據(jù)不能接收,則必須發(fā)送 NAK。在總線傳輸?shù)拈_始,發(fā)送者與接收者的序列位必須一致,這是由控制命令來實現(xiàn)的同步傳輸方式不支持數(shù)據(jù)觸發(fā)同步。接收者的序列位只有當接收到一個正確的數(shù)據(jù)包時 (包括正確的 PID)才能被觸發(fā)。 圖 同步操作流程 . 數(shù)據(jù)觸發(fā)同步與重試 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 27 USB提供了保證數(shù)據(jù)序列同步的機制,這一機制確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。因為同步傳輸不支持重發(fā)的能力,所以沒有應答階段。 圖 中斷操作流程 同步操作 (isochronous transaction): 同步操作不同于其他類型,只包含兩個階段,令牌和數(shù)據(jù) 。 圖 控制操作讀寫過程 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 26 中斷操作 (interrupt transaction): 中斷操作只有輸入這一個方向,具體格式與批操作的輸入情形類似。如果數(shù)據(jù)沒有正確接收,那么設備就會忽略它,而且不返回應答包。 圖 批操作流程 圖 、寫過程以及序列位 (sequence bit)和數(shù)據(jù)包 PID的使用。 . 總線操作的格式 批操作( bulk transaction): 批操作包括令牌,數(shù)據(jù),應答三個階段。 NAK和 STALL不能由主機發(fā)出。 Handshake用來報告數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài),只有支持流控制的傳輸類型(控制、中斷和批傳輸)才能返回 Handshake。如圖 。 圖 SOF數(shù)據(jù)格式 ☆ 數(shù)據(jù)包 包括 Data0和 Data1兩種類型,這兩種包的定義是為了支持數(shù)據(jù)觸發(fā)、同步。 對于 SOF包,它的格式如圖 ,主機以一定的速率 (1ms177。 圖 IN、 OUT、 SETUP數(shù)據(jù)格式 對于 OUT和 SETUP來說, ADDR和 ENDP中所指明的端點將接收到主機發(fā)出的數(shù)據(jù)包,而對 IN來說,所指定的端點將輸出一個數(shù)據(jù)包。 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 23 . 包的類型 ☆ 令牌包 (Token Packed): 其中包括 IN(輸入 )、 OUT(輸出 )、 SETUP(設置 )、和 SOF(Start of Frame幀起始 )四種類型。 ☆ 數(shù)據(jù)域 (Data Field):范圍是 0- 1023字節(jié),而且必須是整數(shù)個字節(jié)。 ☆ 幀號域 (Frame Number Field):這是一個 11位的域,指明了 目前幀的排號,每過一幀 (1ms)這個域的值加 1,到達最大值 XFF后返回 0。 ☆ 端點域 (ENDP)有 4位,它使設備可以擁有幾個子通道。 ADDR共 6位,因此最多可以有 127個地址。 ☆ 地址域 (Address Field):外設端點都是由地址域指明的,它包括兩個子域外設地址和外設端點,外設必須解讀這兩個域,其中有任何一個不匹配,這個令牌就會被忽略。在以后的敘述中 SYNC域將被省去; ☆ 標識域 (Packet Identifier Field):對于每個包 PID都是緊跟著 SYNC的, PID指明了包的類型及其格式,主機和所有的外設都必須對接收到的 PID域進行解碼。 稱之為令牌包 (Token Packet),然后在令牌中指定的數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個數(shù)據(jù)包,或者指出它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸,而數(shù)據(jù)的目的地一般要以一個確認包 (Handshake Packet)作出響應以表明傳輸是否成功。 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 22 . USB總線協(xié)議 所有總線操作都可以歸結為三種包的傳輸,任何操作都是從主機開始的。 同步傳送 IRP 事務 事務 事務 一個同步傳送是一個或多個 IN/OUT 方向的數(shù)據(jù)事務。 控制傳送 IRP Setup 事務 數(shù)據(jù) 事務 Status 事務 額外的 控制傳送 控制傳送首先是一個 OUT方向的 Setup事務,然后是多個 IN 方向或 OUT 方向的數(shù)據(jù)事務,最后是一個與數(shù)據(jù)反向的 Status事務。 圖 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)流類型 IRP 事務 事務 事務 所有的傳送都是由一個或多個事務組成。 . 同步傳輸 (Isochronous Transfer) 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 21 1 是一種周期的、連續(xù)的傳輸方式,通常用于與時間有密切關系的、信息的傳輸; 2 數(shù)據(jù)沒有 USB定義的結構數(shù)據(jù)流管道; 3 單向傳輸,如果一個外設需要雙向傳輸,則必須使用另一個端點; 4 只能用于高速設備,數(shù)據(jù)包的最大容量可以從 0到 1023個字節(jié); 5 具有帶寬保證,并且保持數(shù)據(jù)傳輸?shù)?速率恒定,每個同步管道每幀傳輸一個數(shù)據(jù)包; 6 沒有數(shù)據(jù)重發(fā)機制,要求具有一定的容錯性 7 與中斷方式一起,占用總線的時間不得超過一幀的 90%。 . 中斷傳輸 (Interrupt Transfer) 1 用于非周期的、自然發(fā)生的、數(shù)據(jù)量很小的信息的傳輸,如鍵盤鼠標等; 2 數(shù)據(jù)沒有 USB定義的結構(數(shù)據(jù)流管道); 3 只有輸入這一 種傳輸方式(即外設到主機); 4 對于高速設備,允許數(shù)據(jù)包最大容量為小于或等于 64字節(jié),對于低速設備只能小于或等于 8字節(jié); 5 具有最大服務周期保證,即在規(guī)定時間內保證有一次數(shù)據(jù)傳輸; 6 與同步方式一起,占用總線的時間不得超過一幀的 90%; 7 具有數(shù)據(jù)傳輸保證,在必要時可以重試。 主機 連接 物理設備 到一個接 口的通道 束 與接口 無 緩沖 沒有 USB 有關 USB 格式 格式 到 0號端點的 缺省通道 事務 USB幀格式 每個端 USB 幀 的數(shù)據(jù) 點的數(shù) 結構的 據(jù) 數(shù)據(jù) USB 主機 USB線路 機械的, 通道:兩個水平實體之間連接 電氣的, 的抽象。 幀: USB總線將 1ms定義為一幀,每幀以一個 SOF包為起始,在這 1ms里 USB進行一系列的總線操作,引入幀的概念主要是為了支持與時間有關的總線操作,為了滿足不同外設和用戶的要求 USB提供了四種傳輸方式:控制傳輸、中斷傳輸、批傳輸、同步傳輸。 湖北汽車工業(yè)學院本科畢業(yè)設計(論文) 19 IRP是由操作系統(tǒng)定義的,而 USB傳輸與總線操作是 USB規(guī)范定義的。 圖 USB主 機結構層次 . USB數(shù)據(jù)
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