【正文】 以 Dianzhen1 板為例， R1~R16 分別與數(shù)據(jù)放大后的數(shù)據(jù)線路D1~D16 連接， C1~C16 依次對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)。 LED 點(diǎn)陣顯示板引腳連線。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 415 數(shù)據(jù)線路電流放大電路 在標(biāo)準(zhǔn)的 ~ 范圍內(nèi)的電源供電情況下，從芯片 LCP1754FBD80 得到的16 路數(shù)據(jù)線路的 E1~E16 上的電流較小，約為，而 LED 的 正常工作電流約為 最大的正向 直流電流 的 ， 此電流不足以驅(qū)動(dòng) LED 點(diǎn)陣顯示屏，因此每個(gè)數(shù)據(jù)線路均進(jìn)行一次相同倍數(shù)的放大。引腳 18與 VBUS相連，監(jiān)控 USB總線電源的存 在，而且要發(fā)生 USB復(fù)位時(shí)，該信號(hào)必須為高電平。它可以與 SoftConnect USB 特性一起使RXD2— UART2 的接收器輸入。 圖 412 引腳 25 連線及相關(guān)電路圖 （ 7） 引腳 49 電路圖。引腳 25 與 USB_UP_LED 連線，即 USB GoodLink LED指示器。引腳 27與 S2連接，由開關(guān) S4控制該線路是否工作，功能為 MAT1[0]— 定時(shí)器 1的匹配輸出，通道 0。引腳 7 7 7 76均為通用數(shù)字輸入 /輸出引腳，分別與 RCLK、 SRCLK、 /SRCLK、 SER相連。引腳提供數(shù)字 I/O和USB功能。引腳提供數(shù)字 I/O和 USB功能。 圖 49 引腳連線圖 1 （ 5）引腳 2 2 2 2 7 7 7 76連線。其中引腳 1 2 3 4 5 6 77 與電源 VCC 連接，引腳 1 2 3 4 5 6 78 接地。 圖 46 引腳電路圖 1 （ 2）引腳 1 20 電路。任何復(fù)位源可使芯片復(fù)位有效，一旦操作電壓到達(dá)一個(gè)可使用的門限值，則啟動(dòng)喚醒定時(shí)器。 表 42 JTAG引腳描述 表 43 JTAG串行調(diào)試引腳描述 LPC1754FBD80 引腳電路 （ 1）引腳 11 RESET 電路，由開關(guān) S1 控制連線 RST 點(diǎn)評(píng)的高低，進(jìn)而控制該引腳北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 功能。使用實(shí)時(shí)跟蹤時(shí)，跟蹤的數(shù)據(jù)較多，但要占用 5 個(gè)應(yīng)用程序可能會(huì)用到的功能引腳。 利用 4 位平行接口或串行輸出都可以進(jìn)行 跟蹤。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹： 聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組 JTAG_ISP_ARM10 圖 45 JTAG_ISP_ARM10 連接圖 PC1700系列 CortexM3 微控制器的默認(rèn)調(diào)試方式為 JTAG調(diào)試。 SN54HC595 的一 個(gè)特點(diǎn) 是在嚴(yán) 格的溫 度范圍 內(nèi)工作 ，溫度 范圍是55 oC 125 oC 。 轉(zhuǎn)移寄存器時(shí)鐘（ SRCLK）和存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘（ RCLK）高電平邊緣觸發(fā)的。其中，轉(zhuǎn)移寄存器有一個(gè)直接優(yōu)先的清空輸入（ SRCLK ），連續(xù)輸入端口（ SER），和瀑布型的連續(xù)的輸出端口。這個(gè)存儲(chǔ)寄存器有平行的三態(tài)輸出端口。 LPC1700 系列 CortexM3 微控制器的外設(shè)組件包含高達(dá) 512KB 的 Flash 存儲(chǔ)器、 64KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng) MAC、 USB 主機(jī) /從機(jī) /OTG 接口、 8 通道的通用DMA 控制器、 4 個(gè) UART、 2 條 CAN 通道、 2 個(gè) SSP 控制器、 SPI 接口、 3 個(gè) I2C接口、 2輸入和 2輸出的 I2S 接口、 8 通道的 12 位 ADC、 10 位 DAC、電機(jī)控制PWM、正交編碼器接口、 4 個(gè)通用定時(shí)器、 6輸出的通用 PWM、帶獨(dú)立電池供電的超低功耗 RTC 和多達(dá) 70 個(gè)的通用 I/O 管腳。 ARM CortexM3 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 CPU 具有 3 級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，帶獨(dú)立的本地指令和數(shù)據(jù)總線以及用于外設(shè)的稍微低性能的第三條總線。 ARM CortexM3 是下一代新生內(nèi)核，它可提供系統(tǒng)增強(qiáng)型特性，例如現(xiàn)代化調(diào)試特 性和支持更高級(jí)別的塊集成。 USB 標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求共包括 11 個(gè)請(qǐng)求，如清除特 性（ CLEAR_FEATURE）、得到配置（ GET_CONFIGURATION）、得到描述（ GET_DESCRIPTOR）、設(shè)置地址（ SET_ADDRESS）等。首先 HOST 通過一次事務(wù)控制想Device 發(fā)送一個(gè) 8 字節(jié)的 Setup 包，這個(gè)包說明了請(qǐng)求的具體信息，如請(qǐng)求類型、數(shù)據(jù)傳輸方向、接收目標(biāo)（ Device/Interface/Endpoint 等）。 USB 的請(qǐng)求包括標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求、類請(qǐng)求以及廠商請(qǐng)求三類。這 時(shí)設(shè)備方可正常使用。 主機(jī)通過新地址向設(shè)備發(fā)送其他 GET_CONFIGURATION 請(qǐng)求，獲取設(shè)備的配置描述符。 主機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求 SET_ADDRESS 給設(shè)備分配地址。 主機(jī)通過 0 地址向該設(shè)備發(fā)送 GET_DEVICE_DESCRIPTOR 標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求獲取設(shè)備的描述符。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 HUB 知性 PORT 復(fù)位操作，復(fù)位完成后該 PORT 就使能了現(xiàn)在設(shè)備進(jìn)入到default 狀態(tài)，可以從 Vbus 獲取不超過 100mA 的電 流。 主機(jī)向 HUB 查詢?cè)?PORT 的狀態(tài)，得知有設(shè)備連接，并知道了該設(shè)備的基本特性。 [5] 這里重點(diǎn)介紹下枚舉的過程。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 311 一個(gè)簡(jiǎn)單的上拉電阻控制圖 USB 框架 在 USB 框架中，規(guī)范主要定義了 USB 設(shè)備的各種狀態(tài)、常用操作、 USB 設(shè)備請(qǐng)求、描述符、設(shè)備類等。當(dāng)設(shè)備插入后，它先被識(shí)別為一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備負(fù)責(zé)從主機(jī)下載固件到設(shè)備 RAM 內(nèi)，然后設(shè)備將上拉電阻斷開（模擬拔下，但是設(shè)備未斷電），接著重新連接上拉電阻。如果一開始就將上拉電阻接通，可能設(shè)備還在執(zhí)行初始化程序，但是主機(jī)已經(jīng)檢測(cè)到有設(shè)備插入，從而發(fā)送請(qǐng)求，結(jié)果設(shè)備還未完成初始化而無法響應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備不 能被正常識(shí)別。正常使用時(shí)， J4 拔下，由用戶自己的程序來控制上拉電阻的接通和斷開。圖中， J4 是一個(gè)跳線，用于直接連通上拉電阻。這個(gè)功能其實(shí)是通過開關(guān)來控制 kΩ的上拉電阻是否跟 電源接通來實(shí)現(xiàn)的，通常我們使用三極管或者場(chǎng)效應(yīng)管來控制。USB 高速設(shè)備先是被識(shí)別為全速設(shè)備，然后通過集線器和設(shè)備兩者的確認(rèn)再切換到高速模式下，同時(shí)由于高速模式采用電流傳輸模式，要講 D+上的上拉電阻斷開。對(duì)于全速設(shè)備和高速設(shè)備，上拉電阻是接在 D+上的，而低速設(shè)備的上拉電阻是接在 D上的。集線器檢測(cè)到這個(gè)狀態(tài)后，它就報(bào)告給 USB 主控制器（或者通過它上一層的集線器報(bào)告給 USB 主控制器），這樣就檢測(cè)到設(shè)備的插入了。當(dāng)設(shè)備插入到集線器時(shí)，接了上拉電阻的那條數(shù)據(jù)線的電壓由 kΩ 的上拉電阻和15 kΩ 的下拉電阻分壓決定，結(jié)果大概在 3V左右。這樣，當(dāng)集線器的端口懸空時(shí)，輸入端就被兩個(gè)下拉電阻拉到了低電平。 USB 協(xié)議規(guī)定：設(shè)備在配置之前，可以從 BusV 上最多獲取 100mA 的電流；在配置之后，最多可從 BusV 上獲取 500mA 的電流。在 接收端，剛好是一個(gè)相反的過程。為填充處理的過程是這樣的：當(dāng)遇到連續(xù) 6 個(gè)數(shù)據(jù) 1 時(shí)，就強(qiáng)制插入一個(gè)數(shù)據(jù) 0。 [4] 圖 310 NRZI編碼示意圖 USB 使用的是 NRZI 編碼方式：當(dāng)數(shù)據(jù)為 0 時(shí)，電平翻轉(zhuǎn)；數(shù)據(jù)為 1 時(shí)，電平不翻轉(zhuǎn)，如圖 37 所示。在 USB 的低速和全速模式中，采用的是電壓傳輸模式。在 USB OTG 中，又增加了一種 MINI USB接頭，使用的是 5 條線，比標(biāo)準(zhǔn)的 USB 多了一條身份識(shí)別（ ID）線。通過將一次傳輸分為兩次，將令牌（和數(shù)據(jù)）的傳輸與響應(yīng)數(shù)據(jù)（和握手）的傳輸分開，這樣就可以在中間插入其他高速傳輸，從而提高總線的利用率。 分離傳輸，顧名思義就是把一次完整的事務(wù)傳輸分成兩個(gè)事務(wù)傳輸來完成。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 39 同步事務(wù)傳輸流程圖 在主機(jī)控制器和 USB HUB 之間還有另外一種傳輸 分離傳輸（ Split Transactions），它僅在主機(jī)控制器和 HUB 之間執(zhí)行，通過分離傳輸，可以允許全速 /低速設(shè)備連接到高速主機(jī)。 同步傳輸不是不可靠的傳輸，所以它沒有握手包，也不支持 PID 翻轉(zhuǎn)。 全速同步傳輸不得占用超過 80%的微幀時(shí)間，高速同步傳輸不得占用超過 90%的微幀時(shí)間。只有高速和全速端點(diǎn)支持同步傳輸，高速同步端點(diǎn)的最大包長(zhǎng)度為 1024Byte，全速的為 1023Byte。一次批量傳輸（ Trancfer）由一次到多次批量事務(wù)傳輸（ Transaction）組成。 圖 38 批量事務(wù)傳輸流程圖 USB 允許連續(xù) 3 次以下的傳輸錯(cuò)誤，會(huì)重試該傳輸，若成功則將錯(cuò)誤次數(shù)計(jì)數(shù)器清零，否則累加該計(jì)數(shù)器。 翻轉(zhuǎn)同步：發(fā)送端按照 DATA0DATA1DATA0?的順序發(fā)送數(shù)據(jù)包，只有成功的事務(wù)傳輸才會(huì)導(dǎo)致 PID 翻轉(zhuǎn)，也就是說發(fā)送端只有在接收到 ACK 后 才會(huì)翻轉(zhuǎn)PID，發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，否則會(huì)重試本次事務(wù)傳輸。批量傳輸是可靠的傳輸，需要握手包來表明傳輸?shù)慕Y(jié)果。 高速的批量端點(diǎn)必須支持 PING 操作，向主機(jī)報(bào)告端點(diǎn)的狀態(tài)， NYTE 表示否定應(yīng)答，沒有準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)包， ACK 表示肯定應(yīng)答，已經(jīng)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)包。 低速 USB 設(shè)備不支持批量傳輸，高速批量端點(diǎn)的最大包長(zhǎng)度為 512Byte，全速批量端點(diǎn)的最大包長(zhǎng)度可以為 1 3 64Byte。下圖為中斷傳輸?shù)牧鞒虉D。中斷傳輸有較高的優(yōu)先級(jí)，僅次于同步傳輸。他們之間的區(qū)別也僅在于事務(wù)傳輸發(fā)生的端點(diǎn)不一樣、支持的最大包長(zhǎng)度不一樣、優(yōu)先級(jí)不一樣等這樣一些對(duì)用戶來說透明的東西?；蜉斎?，如果需要在兩個(gè)方向上進(jìn)行某種單向傳輸，需要占用 兩個(gè)端點(diǎn)，分別配置不同的方向，可以擁有相同的端點(diǎn)編號(hào)。 除高速高帶寬中斷端點(diǎn)外，一個(gè)微幀內(nèi)僅允許一次中斷事務(wù)傳輸，高速高帶寬端點(diǎn)最多可以在一個(gè)微幀內(nèi)進(jìn)行三次中斷事務(wù)傳輸，傳輸高達(dá) 3072 字節(jié)的數(shù)據(jù)。高速中斷傳輸不得占用超過 80%的 微幀時(shí)間，全速和低速不得超過 90%。 中斷傳輸?shù)难舆t有保證，但并不是實(shí)時(shí)傳輸，它是一種延遲有限的可靠傳輸，支持錯(cuò)誤傳輸。下圖為整個(gè)控制事務(wù)傳輸?shù)氖疽鈭D。 圖 35 控制事務(wù)傳輸流程圖 最后是狀態(tài)階段，通過一次方向與前一次相反的控制事務(wù)傳輸來表明傳輸?shù)某晒εc否。同樣也會(huì)采用 PID 翻轉(zhuǎn)的機(jī)制。可以看出：與批量傳輸相比，在流程上并沒有多大區(qū)別，區(qū)別只在于該事務(wù)傳輸發(fā)生的端點(diǎn)不一樣、支持的最大包長(zhǎng)度不一樣、優(yōu)先級(jí)不一樣等這樣一些對(duì)用戶來說透明的東西。每個(gè)階段都由一次或多次（數(shù)據(jù)階段） 事務(wù)傳輸組成。在一幀內(nèi)如果有多余的未用時(shí)間，并且沒有同步和中斷傳輸，可以用來進(jìn)行控制傳輸。這也就是說如果一個(gè)端點(diǎn)收到 /發(fā)送一個(gè)長(zhǎng)度小于最大包長(zhǎng)度的包，即意味著數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。 Buffer 越大，單次可接收 /發(fā)送的數(shù)據(jù)包越大。對(duì)于高速設(shè)備該值為 64Byte；對(duì)于低速設(shè)備該值為 8Byte；全速設(shè)備可以是 8 或 16或 32 或 64Byte。第一階段為從 HOST 到 Device 的 SETUP 事務(wù)傳輸，這個(gè)階段指定了此次控制傳輸?shù)恼?qǐng)求類型；第二階段為數(shù)據(jù)階段，也有些請(qǐng)求沒有數(shù)據(jù)階段；第三階段為狀態(tài)階段，通過一次 IN/OUT傳輸表明請(qǐng)求是否成功完成。 不同的傳輸類型在物理上并沒有太大差別，知識(shí)在傳輸機(jī)制、逐漸牌傳輸任務(wù)、可占用 USB 帶寬的限制一急最大包長(zhǎng)度有一定的差異。 [3] 注意：中斷傳輸并不意味著傳輸過程中，設(shè)備會(huì)中斷 HOST，繼而通知 HOST啟動(dòng)傳輸。批量傳輸：用于對(duì)延遲要求寬松，大量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如 U 盤等。 USB 數(shù)據(jù)流傳輸模型 USB 體系定義了四種類型的傳輸，他們是：控制傳輸：主要用于在設(shè)備連接時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行枚舉以及其他因設(shè)備而做的特定操作。 EOF 不是一個(gè)包，而是一個(gè)電平狀態(tài)， EOF 期間不允許有數(shù)據(jù)傳輸。高速 USB 總線的幀周期為 125us，全速以及低速 USB 總線的幀周期為 1ms。分離傳輸會(huì)用到一類特殊的包，Start_Split 和 Complete_Split 包，格式如下： 圖 33 Start_Split 包格式 圖 34 Complete_Split 包 在 Start_Split 和 Complete_Split 包中，主要指定了此次分離所在的 HUB 的地址和下行端口編號(hào)一急端點(diǎn)類型（控制、中斷、批量、同步）以及此次傳輸中數(shù)據(jù)包在整個(gè)數(shù)據(jù)中的位置（第一個(gè)包、中間的包、末尾的包）。 握手包包括 ACK、 NAK、 STALL、 NYTE 四種，其中 ACK 表示肯定的應(yīng)答，成功的數(shù)據(jù)傳輸； NAK 表示否定的應(yīng)答，失敗的數(shù)據(jù)傳輸，要求重新傳輸； STALL表示功能錯(cuò)誤或者端點(diǎn)被設(shè)置了 STALL 屬性； NYTE 表示尚未準(zhǔn)備好，要求等待。 PID 指定了數(shù)據(jù)包的類型（共 16 中）令牌包即指 PID 為 IN/OUT/SETUP 的包。其中數(shù)據(jù)的格式針對(duì)不同的包有不同的格式。 S