第一篇：USB 接口器件ISP1581 的接口應(yīng)用設(shè)計概要

USB接口器件ISP1581的接口應(yīng)用設(shè)計 ■ 解放軍信息工程大學(xué)

王暉

摘要關(guān)鍵詞簡單介紹USB接口的特點和Philips公司的USB接口芯片ISP1581;詳細介紹USB接口的硬件原理設(shè)計、固件開發(fā)流程及USB設(shè)備的調(diào)試。

USB

ISP158

1固件

枚舉

微控制器接口

DMA 引

言

通用串行總線USB(Universal Serial Bu s是近年來應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù);是一些大PC廠商,如Microsoft、Int el等,為了解決日益增加的PC外設(shè)與有限的主板插槽和端口之間的矛盾,而制定的一種串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。USB以其高速、易于安裝配置、使用靈活和可靠性高而日益受到人們的歡迎?，F(xiàn)在已廣泛使用于計算機和周邊設(shè)備的連接,如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機、存儲設(shè)備等。

USB控制器一般有兩種類型:一種是MCU集成在芯片里面;另一種是純粹的USB接口芯片,僅處理 USB 通信。前者由于開發(fā)時需要單獨的開發(fā)系統(tǒng),因此開發(fā)成本較高;后者只是一個芯片與MCU接口,實現(xiàn)USB 通信功能,因此成本較低、可靠性較高。本文主要介紹Philips公司的ISP1581器件的使用方法,它屬于后者。1硬件設(shè)計

1.1I S P1581芯片特點

ISP1581 是一個高速USB 器件控制器。它實現(xiàn)了USB 2.0/1.1 物理層和數(shù)據(jù)協(xié)議

層的任務(wù),并且實現(xiàn)了

連同端點EP0(設(shè)置用于 訪問設(shè)置緩沖器在內(nèi)的 16 個USB 端點的共同協(xié) 作;用于基于微控制器 的系統(tǒng),與微控制器/微 處理器的通信是通過一 個高速的通用并行接口 實現(xiàn)的,接口速度可達 12.5M字節(jié)/s或12.5 M字/s;支持DMA傳輸, 可很好地實現(xiàn)與大容量

存儲設(shè)備的接口;通過ATA/A TAPI接口,可以直接與ATA/A TAPI設(shè)備相連。ISP1581能適應(yīng)大多數(shù)設(shè)備類規(guī)范的設(shè)計,非常適合做很多外圍設(shè)備,如打印機、掃描儀、外部大容量存儲器和數(shù)碼相機等的外部接口。(注: ATA/A TAPI,Advanced Technology Attachmen t/Advanced Technology Attachment Peripheral Int erface。中文名稱為高級技術(shù)附加裝置/高級技術(shù)附加裝置外圍接口。ATA是一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn),ATA標(biāo)準(zhǔn)的接口類型其實就是IDE 接口類型。

1.2I S P1581內(nèi)部模塊功能描述

ISP1581內(nèi)集成了多個模塊,各自完成不同功能,如圖1所示。

① USB2.0收發(fā)器。模擬收發(fā)器通過集成的終端電阻直接與USB電纜相連。

② Philips串行接口引擎(SIE,Serial Interface Engine。完成所有USB協(xié)議層的功能,主要完成以下的功能:同步方式的識別、并行/串行的轉(zhuǎn)換,位填充/解除填充、CRC校驗/產(chǎn)生、包標(biāo)識(PID校驗/產(chǎn)生、地址識別和握手評估/產(chǎn)生?？紤]到速度,它是全硬件的,不需要

DREQ,DACK CS0,CS1, [16:0] DS/WR 圖

1ISP1581內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

固件介入。

③ 存儲器管理單元(M M U和集成RA M。MMU 和集成RAM 實現(xiàn)了USB 總線和微控制器管理器或DMA 管理器之間的速度轉(zhuǎn)換。

④ 微控制器/處理器接口和微控制器/處理器的管理器?？梢灾苯优c大部分微控制器相連。

⑤ DMA 接口和DMA 管理器。DM A 管理器接收到DMA 命令后,可直接把數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM 傳送到外部DM A 設(shè)備或從外部DM A 設(shè)備傳送給內(nèi)部RAM。

2硬件連接

ISP1581 有一個快速通用接口,利用它可以實現(xiàn)與大

部分類型的微控制器/處理器的通信。上電時,由引腳BUS_CONF、MODE1 和MODE0 共同設(shè)置。由于MMC2107的外部地址、數(shù)據(jù)總線是分開的,因此在本開發(fā)平臺上ISP1581只能工作在通用處理器工作模式下,設(shè)置方式如表1所列。

ISP1581提供微控制器接口與微控制器進行數(shù)據(jù)傳輸,也支持DMA 傳輸。在微控制器速度較高時,兩者的讀寫訪問速度均可達12.5M b/s ,采用DMA 方式會增加電路設(shè)計的復(fù)雜度。經(jīng)過綜合比較,采取微控制器接口方式。USB 模塊硬件連接原理如圖2所示。

注:①ISP1581提供兩種復(fù)位方式:a.ISP1581集成有上電復(fù)位電路(POR, RESET 引腳接電源,實現(xiàn)上電復(fù)位功能。b.RESET 引腳接MMC2107的一個數(shù)字I/O 引腳，將該引腳置低800μs 后置高,實現(xiàn)復(fù)位。②ISP1581 的供電電壓為3.3V 或5.0V ,I/O 引腳最大能承受5.0V 的電壓。根據(jù)I/O 口的電壓,從3.3V 和5.0V 中選擇一個作為供電電壓。

3I S P 1581固件(F I R E W A R E 程序設(shè)計 由于所有的通信都是由主機發(fā)起,設(shè)備只能響應(yīng)來

自主機的命令。在這種結(jié)構(gòu)下,ISP1581的固件采取中斷驅(qū)動。這樣一方面保證了快速的數(shù)據(jù)傳輸和較好的軟

件結(jié)構(gòu),另一方面簡化了編程和測試。

固件程序由5部分組成,如圖3所示。(1主循環(huán)流程

上電后,初始化MMC2107和ISP1581。然后,主循環(huán)程序輪詢檢查事件標(biāo)志,進入相應(yīng)的子程序進行進一步的處理。圖4是主循環(huán)的流程。

表

1設(shè)置工作方式

注:這里使用16位總線,AD[0]必須與ISP1581的地端相連。圖

3固件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向 圖

4USB主循環(huán)程序

圖

2MMC2107與ISP1581硬件連接原理

(2中斷服務(wù)程序(ISR流程

圖5所示的中斷服務(wù)流程,用來處理由ISP1581產(chǎn)生的中斷。通過訪問ISP1581的中斷寄存器,建立正確的事件標(biāo)志,以通知主循環(huán)程序進行處理。(3USB 標(biāo)準(zhǔn)請求處理

進行應(yīng)用通信以前,主機必須枚舉設(shè)備。該過程是通過給端點0發(fā)送包含標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求(CHA P_9的控制傳

輸實現(xiàn)的。USB 標(biāo)準(zhǔn)請求流程(見圖6譯碼設(shè)備請求類型,轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子流程。枚舉過程如下: ①主機使用默認地址(地址0讀取設(shè)備描述符G etDeviceDescriptor;② SetAddress;③ 連續(xù)3次G etDev iceDescriptor ,讀取全部設(shè)備描述符;④ G etConfigDescriptor;

⑤ G etStringDescriptor(可能沒有;⑥ 讀取全部ConfigDescriptor 后,主機將找到新設(shè)備,提示安裝驅(qū)動程序。⑦ 在設(shè)備能通信前,主機給出SetConfiguration 請求,設(shè)備收到后調(diào)整有關(guān)信息,使設(shè)備能被客戶軟件利用。(4廠商請求處理(VENDOR 廠商請求和USB 標(biāo)準(zhǔn)請求一樣,都根據(jù)控制傳輸?shù)膬?nèi)容進行相應(yīng)處理。本開發(fā)平臺的固件程序中定義了兩個廠商請求,分別為取得固件版本和將批量數(shù)據(jù)寫入設(shè)備或從設(shè)備中讀出數(shù)據(jù)。

取得固件版本流程如圖7所示。主機發(fā)送批量數(shù)據(jù)讀寫請求時,在控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段,主機給出需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸方向、頁索引和數(shù)據(jù)定位?？刂苽鬏斀Y(jié)束后,主機和設(shè)備就可以根據(jù)雙

方約定,啟動批量傳輸。批量傳輸流程如圖8所示。調(diào)

試 4.1 調(diào)試步驟

USB 的調(diào)試可分為以下幾個步驟: ① 若USB 芯片正常工作,可實現(xiàn)軟連接,將設(shè)備插 入主機后,主機上出現(xiàn)“未知設(shè)備類型”的USB 設(shè)備;② 提供描述符,提供正確的VID 和PID 后,主機能夠識別設(shè)備,但要求提供設(shè)備的驅(qū)動程序;③ 安裝驅(qū)動程序后,調(diào)試各端點,使其均可傳輸數(shù)據(jù),用主機端的測試程序?qū)ζ溥M行測試,驗證硬件及固件的正確性。

中斷服務(wù)程序

圖

5中斷服務(wù)程序流程 圖6

USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求流程 取得固件版本

圖7

取得固件版本流程 圖8

批量傳送流程

4.2調(diào)試工具

因為每一次USB的傳輸過程,都有時效要求,等待時間過長,通信過程也就中止了,因此不適合用硬件仿真器來設(shè)斷點調(diào)試?？刹捎么谳o助調(diào)試過程,即在固件代碼中加入類似于Printf的語句,向串口輸出一些信息。借此,可以知道程序是否運行到此處,以及運行到此處時相應(yīng)的變量或寄存器值。

設(shè)備完成配置后,在Bus Hou nd中可看到該設(shè)備(bus Hound是一種應(yīng)用軟件。選擇該設(shè)備,就可以對主機與此設(shè)備間的通信數(shù)據(jù)進行分析和監(jiān)視。Bus Hound 工作在主機端,串口工作在微控制器端。將串口調(diào)試和Bus Hound兩種手段配合使用,可以使USB通訊過程的調(diào)試更加容易。

在調(diào)試USB設(shè)備時,還可使用UsbView程序。在該程序中可以查看設(shè)備描述符、配置描述符和端點描述符是否正確。

(收稿日期:2004-02-24

第二篇：USB接口技術(shù)研究設(shè)計論文

[摘要] USB很好地解決了計算機插槽限制沖突，實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。USB接口如今已經(jīng)成為計算機外設(shè)必不可少的設(shè)備。本文詳細介紹了USB接口設(shè)備及其工作原理，并對其在生產(chǎn)實踐中的具體應(yīng)用方法進行了研究。

[關(guān)鍵詞] USB;接口;應(yīng)用與設(shè)計

從U盤、鼠標(biāo)、讀卡器、外接光驅(qū)等常用USB設(shè)備，到采用USB接口的電吹風(fēng)、咖啡爐、剃須刀、圣誕樹等千奇百怪的電腦附件，通過一臺電腦的USB周邊設(shè)備使人們享受到了更多的方便和樂趣。USB之所以能夠如此普及并受到大眾歡迎，在于它方便的熱插拔，帶寬大，速度快，可連接設(shè)備多，簡單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能等諸多優(yōu)點。

一、USB接口技術(shù)傳輸類型及優(yōu)點

USB是通用串行總線(Universal Serial Bus)的簡稱。在計算機使用中，常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集。這其中有很多地方需要對各種數(shù)據(jù)進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。常用的采集方式是通過數(shù)據(jù)采集板卡，如A/D卡以及422、485總線板卡等。采用板卡不僅安裝麻煩、易受機箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計算機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設(shè)備。而USB接口技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了以上這些沖突，很容易就能實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。USB系統(tǒng)主要由主控制器(Host Controller)、USB Hub 和USB外設(shè)(Peripherals Node)組成系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。

1.USB的傳輸類型。USB總線包括4種傳輸類型(傳輸管道)：(1)控制傳輸類型：用于傳輸控制信息。(2)塊數(shù)據(jù)傳輸類型：用于傳輸相對比較大的和突發(fā)性強的數(shù)據(jù)，一般用于打印機、掃描儀等。(3)中斷數(shù)據(jù)傳輸類型：通常用于傳輸設(shè)備反饋回計算機的字符和坐標(biāo)信息，如鼠標(biāo)，鍵盤、游戲桿等。(4)同步數(shù)據(jù)傳輸類型：占用預(yù)先分配的帶寬，實時傳輸，例如海量儲存類、打印機類和HID(人機接口)類等。

2.USB的主要優(yōu)點。速度快;USB 2.0將設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps，比USB 1.1標(biāo)準(zhǔn)快40倍左右，速度的提高對于用戶的最大好處就是用戶可以使用到更高效的外部設(shè)備，而且具有多種速度的周邊設(shè)備都可以被連接到USB 2.0的線路上，而且無需擔(dān)心數(shù)據(jù)傳輸時發(fā)生瓶頸效應(yīng)。設(shè)備安裝和配置容易;安裝USB設(shè)備不必再打開機箱，加減已安裝過的設(shè)備完全不用關(guān)閉計算機。所有USB設(shè)備支持熱拔插，系統(tǒng)對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關(guān)設(shè)置。易于擴展;通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)USB電纜長度為3m(5m低速)。通過Hub或中繼器可以使外設(shè)距離達到30m。能夠采用總線供電;USB總線提供最大達5V電壓、500mA電流。使用靈活。USB共有4種傳輸模式：控制傳輸(control)、同步傳輸(Synchronization)、中斷傳輸(interrupt)、批量傳輸(bulk)，以適應(yīng)不同設(shè)備的需要。

二、USB的應(yīng)用與設(shè)計

USB的應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)采集工作，隨著USB應(yīng)用的日益廣泛，Intel、SGS-Tomson、Cypress、Philips等芯片廠商都推出了具備USB通信接口的單片機。這些單片機處理能力強，有的本身就具備多路A/D，構(gòu)成系統(tǒng)的電路簡單，調(diào)試方便，電磁兼容性好，因此采用具備USB接口的單片機是構(gòu)成USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較好的方案。USB接口開發(fā)中有相當(dāng)大的工作量是關(guān)于USB軟件的開發(fā)，USB軟件包括三方面的工作：固件(firmware)設(shè)計，驅(qū)動程序設(shè)計和主機端應(yīng)用程序的設(shè)計。

1、固件設(shè)計。固件是運行在USB芯片上的程序，可采用匯編語言或C語言設(shè)計，其主要功能是控制USB芯片接收并處理USB驅(qū)動程序的請求、控制USB芯片接收應(yīng)用程序的控制指令、通過USB芯片存放數(shù)據(jù)并實時上傳至PC等。

2、驅(qū)動程序設(shè)計。在Windows平臺下，USB驅(qū)動程序由3部分組成：USB設(shè)備驅(qū)動程序，USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序，他們必須遵循win32驅(qū)動程序模型(WDM)。其中，windows操作系統(tǒng)已經(jīng)提供了處于驅(qū)動程序棧底的USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序。而USB設(shè)備驅(qū)動程序由設(shè)備開發(fā)者編寫，通過向USB總線驅(qū)動程序發(fā)送包含URB(USB Request Block)的IRP(I/0 Request Packet)，來實現(xiàn)USB外設(shè)之間的信息交換。當(dāng)主機應(yīng)用程序要對USB設(shè)備進行I/0操作時，調(diào)用Windows API函數(shù)對win32子系統(tǒng)進行win32調(diào)用，由I/O管理器將此請求構(gòu)造成一個合適的IRP，并把它傳遞給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接受到這個IRP后，根據(jù)IRP中的包含的具體操作代碼，構(gòu)造響應(yīng)的URB并把他放到一個新IRP中，然后把此IRP傳遞到USB總線驅(qū)動程序，USB總線驅(qū)動程序根據(jù)IRP中所包含的URB執(zhí)行響應(yīng)的操作，并把操作結(jié)果通過IRP返還給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接受到此IRP后，將操作結(jié)果通過IRP返還I/O管理器。最后，I/O管理器將此IRP中的操作結(jié)果返還給應(yīng)用程序，至此應(yīng)用程序?qū)SB設(shè)備的一次I/O操作完成。

3、應(yīng)用程序設(shè)計。應(yīng)用程序工作于用戶模式，用戶模式可以訪問文件，處理數(shù)據(jù)，人機交互，不過必須借助設(shè)備驅(qū)動程序來訪問硬件。在VC環(huán)境下開發(fā)的主機端的應(yīng)用程序，容易實現(xiàn)了設(shè)備的打開、關(guān)閉、固件下載、端口配置和文件傳輸?shù)裙δ堋?/p>

USB接口技術(shù)的應(yīng)用正處于高速發(fā)展階段。在USB數(shù)據(jù)采集、USB工業(yè)控制等領(lǐng)域已經(jīng)得到成功的應(yīng)用。隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，USB必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。

第三篇：電腦usb接口不能使用 自行檢測

電腦usb接口不能使用 自行檢測

1、通常很多朋友遇到的USB接口不能用，很多問題出在USB設(shè)備上前段時間有一朋友買了個智能手機，但想到網(wǎng)上下載點音樂與手機桌面背景圖片拷貝到手機SD卡中，結(jié)果將數(shù)據(jù)線與手機和電腦連接之后，手機屏幕上也顯示在充電狀態(tài)，但在電腦中的我的電腦里怎么也找不到可移動磁盤(SD卡)的存在，朋友一著急以為手機USB接口有問題，讓系統(tǒng)吧小編看看。不過小編看了下手機，手機解鎖之后發(fā)現(xiàn)手機上有提示是否需要打開USB設(shè)備，選擇打開之后，一會我的電腦中就顯示出了可移動磁盤了。通過這個例子小編想說，如果遇到 USB接口沒反應(yīng)，最好想想設(shè)備是否有開關(guān)，USB線是否連接好，新設(shè)備最好看下使用說明書等等。最好的辦法大家可以先換個USB口以及重新拔插幾次，不行建議換個電腦試試，檢查下到底是電腦還是設(shè)備的問題。

2、USB本身問題

USB接口問題可以分為硬件問題也可以分為軟件問題，下面我們先從軟件方面說其，比如USB設(shè)備的驅(qū)動不小小心給刪除或者在BIOS中設(shè)置了禁用 USB設(shè)備就會導(dǎo)致電腦USB接口沒反應(yīng)，因此導(dǎo)致USB接口肯定用不了。遇到這種情況我們首先需要確認USB設(shè)備沒問題，比如我們將無線鼠標(biāo)或者U盤等 USB設(shè)備放別的電腦上有用，放這臺電腦有問題，則基本可以確認為USB本身問題了。

解決辦法：

首先在這臺有問題的電腦上看看USB是前置接口還是后置接口，很多時候我們會發(fā)現(xiàn)一些電腦前置USB接口不可用，但后面的可以，主要是因為前置USB 接口是機箱提供了，需要將機箱的USB接口線插在主板對應(yīng)位置，但很多裝機的朋友可能忘記了插USB前置線，這樣一來前面的USB接口就不能用了，而機箱后面的USB接口是直接集成在主板當(dāng)中的，因此不存在沒連接的情況。因此遇到USB接口不能用，最好以機箱后面的USB接口為準(zhǔn)。

第四篇：自制USB接口供電的手機電池充電器電路

自制USB接口供電的手機電池充電器電路

該電路的充電電流有100mA(圖中開關(guān)SB斷開時)、500mA(圖中開關(guān)S閉合時)兩擋可供選擇。電路允許的MAX1811的第1腳按圖連接時，最高充電電壓為4.2V；第1腳與電源負端連接時，最高充電電壓為4.1V。一旦達到最高充電電壓時，充電電流就急劇減少，并維持最高充電電壓不變。圖中，VD1作為電源指示，VD2作為充電指示，燈亮表示正在充電，燈滅表示充電結(jié)束。

點擊查看:MAX1811中文資料

下圖是實物圖,用開諾基亞手機電池充電,工作良好.

第五篇：綜合應(yīng)用系統(tǒng)與通信系統(tǒng)接口

綜合應(yīng)用系統(tǒng)與通信系統(tǒng)接口

應(yīng)充分利用通信平臺提供的CTI和其它形式的接口，在應(yīng)急值守與指揮調(diào)度系統(tǒng)中，用戶在應(yīng)用系統(tǒng)的前臺界面進行的操作，應(yīng)用系統(tǒng)直接調(diào)用通信平臺提供的接口，使用通訊系統(tǒng)的通訊能力完成諸如電話呼入業(yè)務(wù)響應(yīng)、電話呼出、電話會議以及短信、傳真、郵件等功能，為用戶提供一體化的“一點通”應(yīng)用解決方案。相應(yīng)的接口主要包括：

? 電話呼入（應(yīng)答、轉(zhuǎn)接、會議）

? 電話呼出（單呼、會議）

? 短信（發(fā)送、接收）

? 傳真（發(fā)送、接收）

? 郵件（發(fā)送、接收）