【正文】 單元 MMU 和集成 RAM。 ⑨ 并行和 DMA 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(shè)備。在主端點（端點 2）和局部共享存儲器之間也可使用 DMA（直接存儲器存?。﹤鬏?。 單片機(jī)外圍電路 晶振電路 單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XT2IN 和XT2OUT 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 12 本設(shè)計系統(tǒng)中的晶振電路如圖 所示 : 圖 本設(shè)計系統(tǒng)中的晶振電路 復(fù)位電路設(shè)計 無論用戶使用哪種類型的單片機(jī)，總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了 “ 死機(jī) ” 、 “ 程序走飛 ” 等現(xiàn)象，這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。 1 微分型復(fù)位電路 微分型復(fù)位電路的等效電路如圖 所示 。這主要是由于放電回路與充電回路相同，導(dǎo)致放電時間常數(shù)較大，從而導(dǎo)致 UC 電壓下降過度。而比較器的負(fù)相端網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正相端 RC 網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)，因此在正端電壓還沒有超過負(fù)端電壓時，比較器輸出低電平，經(jīng)反相器后產(chǎn)生高電平。 4 看門狗型復(fù)位電路 看門狗型復(fù)位電路主要利用 CPU 正常工作時，定時復(fù)位計數(shù)器，使得計數(shù)器的值不超過某一值；當(dāng) CPU 不能正常工作時，由于計數(shù)器不能被復(fù)位，因此其計數(shù)會超過某一值，從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使得 CPU 恢復(fù)正常工作狀態(tài)。一般設(shè)計，將此段程序放在定時器中斷服務(wù)子程序中。 15 圖 本系統(tǒng)中的復(fù)位電路 電源的設(shè)計 由于系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了超低功耗，用紐扣電池供電是非常適合的。在電源的正負(fù)極之間并聯(lián)了一個電容，以增強(qiáng)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)輸出的信號格式，比較常用的 A/D 轉(zhuǎn)換方式可分為并行 A/D 和串行 A/D。 16 TLC0834 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器簡介 ＴＬＣ０８３４ 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 是 ＴＩ 公司生產(chǎn)的 ８ 位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有輸入可配置的多通道多路器和串形輸入輸出方式。另外，其輸入基準(zhǔn)電壓大小可以調(diào)整。由于 TLC0834轉(zhuǎn)換器 采用的是串行輸入結(jié)構(gòu)，因此封裝體積小，可節(jié)省單片機(jī) I/O 資源，價格也較適中。 輸入配置可在多路器尋址時 序中進(jìn)行。多路器地址選擇模擬輸入通道可決定輸入是單端輸入還是差分輸入。例如通道 0 和通道 1可被選為一對差分輸入。一對輸入通道的兩個輸入端的任何一個都可以作為正極或負(fù)極。其工作時序如圖 所示。 18 A/D 轉(zhuǎn)換器 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計 TLC0834 與 MSP430 單片機(jī)的硬件接口電路的電路原理如圖 所示。在這里，模擬信號以單端方式輸入，參考電壓為 5V，即 A/D 模擬量的輸入范圍為 0～ 5V。 圖 PDIUSBD12 引腳圖 20 表 PDIUSBD12 引腳說明 21 PDIUSBD12 與 MSP430 單片機(jī)的連接 圖 的 是采用了 MSP430系列 微控制器與 PDIUSBD12集成電路相互連接的 原理 圖。因此，可以利用比較熟悉的微處理器（ MSP430）進(jìn)行核心程序的設(shè)計，即用 MSP430 來實現(xiàn)其所需的功能，具體將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換 22 為符合 USB 規(guī)則的信號，則完全由 PDIUSBD12 來完成。 在這樣的連接中， ALE 始終接低電平，說明采用單獨地址和數(shù)據(jù)總線配置。 本設(shè)計系統(tǒng)的原理圖及制版圖的繪制 Protel99SE 能實現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。 Protel99SE 共分 5 個模塊，分別是原理圖設(shè)計、 PCB 設(shè)計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、 PLD 設(shè)計。 做 PCB 板就是把設(shè)計好的原理圖變成一塊實實在在的 PCB 電路板 ,請別小看這一過程 ,有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實現(xiàn) ,或是別人能實現(xiàn)的東西另一些人卻實現(xiàn)不了 ,因此說做一塊 PCB 板不難 ,但要做好一塊PCB 板卻不是一件容易的事情。 圖 基于 MSP430F449 的 USB 接口數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理圖 ，如板子層數(shù)，采用元器件的封裝外形，板子的機(jī)械強(qiáng)度等。 元器件的布局首先要考慮的一個因素就是電性能，把連線關(guān)系密切的元器件盡量放在一起，尤其對一些高速線，布局時就要使它盡可能地短，功率信 號和小信號器件要分開。 24 制版圖如下圖 所示： 圖 基于 MSP430F449 的 USB 接口數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)制版圖 25 3 基于 MSP430 單片機(jī)的 USB 接口數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)軟件設(shè)計 單片機(jī)軟件開發(fā) 單片機(jī)生產(chǎn)廠家不斷增多，單片機(jī)品種層出不窮。每個單片機(jī)系列的指令系統(tǒng)不同，與指令系統(tǒng)對應(yīng)的匯編助記符就不同。匯編語言的難記、難讀及容易搞混，即使自己編制的程序過一段時間修改時，往往要重讀很大部分，經(jīng)過長時間回憶才能找到問題所在。 用 C 語言編程是單片機(jī)軟件開發(fā)的必然趨勢。 C 語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、可移植性好，而 且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。采用 C 語言編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，編程者專注于應(yīng)用軟件部分的設(shè)計即可，大大加快了軟件的開發(fā)速度。 C 語言的可讀性，可以輕松的借鑒前人的開發(fā)經(jīng)驗，提高自己的軟件設(shè)計水平。這在片內(nèi)程序存儲器不斷擴(kuò)大、晶振頻率不斷提高的今天，已不是主要考慮的問題。在可移植性方面，單片機(jī) C 語言都符合 ANSIC 標(biāo)準(zhǔn)，差別主要是片內(nèi)資源的不同配置及使用，這可以通過采用不同的頭文件，經(jīng)過少量的加工就可以實現(xiàn)。 單片機(jī)固件結(jié)構(gòu)及功能 固件結(jié)構(gòu) PDIUSBD12 是一款帶有并行總線 和局部 DMA 傳輸能力的高速 USB 接口器件， 固件 設(shè)計的日標(biāo)就是使 PDIUSBD12 在 USB 上達(dá)到最大的傳輸速率。當(dāng) CPU 處理前臺任務(wù)時， USB 的傳輸可在后臺進(jìn)行。 后臺 ISR 中斷服務(wù)程序和前臺主程序循環(huán)之間的數(shù)據(jù)交換，通過事件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實現(xiàn)，例如 PDIUSBD12 的批量輸出端點，可使用循環(huán)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng) PDIUSBD12 從 USB 收到一個數(shù)據(jù)包，那么就對 CPU 產(chǎn)生一個中斷請求，CPU 立即響應(yīng) 中斷。例如，打印當(dāng)前頁，然后返回到主循環(huán)，檢查循環(huán)緩沖區(qū)內(nèi)是否有新的數(shù) 據(jù)并開始其它的前臺任務(wù)。固件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向如圖 所示。 中斷服務(wù)程序 :當(dāng) PDIUSBD12 向單片機(jī)發(fā)出中斷請求時，讀取 PDIUSBD12 28 的中斷 傳輸來的數(shù)據(jù)，并設(shè)定事件標(biāo)志“ EPPFLAGS” 和 Setup 包數(shù)據(jù)緩沖區(qū)“ CONTROL_ XFER” 傳輸給主循環(huán)程序 . 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求處理程序 :對 USB 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求進(jìn)行處理 . 廠商請求處理程序 :對用戶添加的廠商請求進(jìn)行處理 主循環(huán)程序 :發(fā)送 USB 請求，處理 USB 總線事件用戶功能處理等 固件功能 固件實現(xiàn)的功能主要有 : (1)設(shè)備枚舉 :這是固件的一個非常重要的任務(wù)，它使主機(jī)和設(shè)備建立通 信關(guān)系并使主機(jī)為設(shè)備加載正確的驅(qū)動程序。其中最關(guān)鍵的是設(shè) 備向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的功能，目前開發(fā)板可以達(dá)到 400KB/S 的傳輸速度。主機(jī)可以方便地了解并控制設(shè)備的運行狀態(tài)，這一點對于調(diào)試非常關(guān)鍵。用于直觀顯示開發(fā)板 運行狀態(tài)，主機(jī)通過控制傳輸對 LED 進(jìn)行控制。之后 MCU 將重新連接 USB，包括將 Soft Connect 寄存器設(shè)置為 ON。 在主循環(huán)程序中， MCU 對鍵盤進(jìn)行輪詢。當(dāng)輪詢到了檢測建立包時，它確認(rèn)建立標(biāo)志在之前是否被中斷服務(wù)程序所置位。 圖 所示的是主程序在前臺執(zhí)行的流程 : 圖 主循環(huán)程序流程圖 30 單片機(jī)驅(qū)動程序設(shè)計 USB 的傳輸總是從 PC 開始的，傳輸有四種不同的通信類型：控制傳輸、中斷傳輸、 塊傳輸和等時傳輸?？刂苽鬏斢?USB 系統(tǒng)和客戶用于發(fā)送接收相對少量的數(shù)據(jù)。我們主要針對塊傳輸編寫驅(qū)動程序。管道是主機(jī)和設(shè)備之間單向或雙向的數(shù)據(jù)傳輸通道，同樣的管道也有四種類型。缺省管道用于控制傳輸。一個設(shè)備顯露一系列的管道連接點，稱為節(jié)點。一個或多個接口組合成一個配置。 USB 客戶是使用標(biāo)準(zhǔn) Windows 系統(tǒng) USB 類驅(qū)動程序訪問設(shè)備的驅(qū)動程序的?；蛘呤褂? 訪問開放式主機(jī)控制器接口設(shè)備。在 PCI 枚舉器發(fā)現(xiàn)每個 USB 主機(jī)控制器時，裝入相關(guān)的驅(qū)動程序。但是單片機(jī)系統(tǒng)要響應(yīng)用戶的請求，因此驅(qū)動程序是不可缺少的。這幾個頭文件及功能描述如下： 各種 USB 常量和結(jié)構(gòu)。 URB 構(gòu)造和各種例程。 在 SOURCES 文件中還要特別提到 USB 庫： TARGETLIBS=D:\WIN98DDK\LIB\386\FREE\，安裝路徑。設(shè)備 配置 1 接口 0 其他接口 其他配置 節(jié)點 0（管道 0） 節(jié)點 1（管道 1） 接口 1 節(jié)點 圖 USB 邏輯結(jié)構(gòu) 32 因為他們是內(nèi)部 IOCTL，所以只能可用于內(nèi)核的其他部分，但不能用于用戶態(tài)應(yīng)用程序。有 30 多個不同的 URB 功能代碼。 URB 結(jié)構(gòu)是一個聯(lián)合，含有 16 個不同的_URB_*結(jié)構(gòu)。 NTSTATUS Eval_Create( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, I