USB接口設(shè)計(jì)綜述

嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與應(yīng)用USB設(shè)計(jì)

本課程的主要內(nèi)容主要內(nèi)容USB接口結(jié)構(gòu)USB系統(tǒng)簡介Device-S3C44B0Device-PDIUSBD12USB設(shè)計(jì)

USB接口結(jié)構(gòu)USB（UniversalSerialBus）S3C44B0內(nèi)不含USB控制器。因此，需要外擴(kuò)USB控制器。常用USB控制器：PDIUSBD12，USBN9603，CH371，CH375、CY7C68013MPUS3C44B0USB接口USB控制器PDIUSBD12DB/AB/CBUSBBUSUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的特點(diǎn)USB=UniversalSerialBus，最多可連接127臺外設(shè)，由于USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點(diǎn)，所以USB接口已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。USB有兩個(gè)規(guī)范：USB1.1和USB2.0。目前USB2.0已經(jīng)普及，只有在容量小、對速度要求不高的產(chǎn)品中才會(huì)使用USB1.1接口，影碟機(jī)基本都使用USB2.0接口。USB傳輸徐率：USB1.1的最高數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps，USB2.0則提高到480Mbps。USB1.1和USB2.0物理接口完全一致，數(shù)據(jù)傳輸率完全由PC的USBhost控制器以及USB設(shè)備決定。USB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的特點(diǎn)USB可以通過連接線為設(shè)備提供最高5V，500mA的電力。如果USB相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)注為USB2.0FullSpeed，則是USB1.1；如果標(biāo)注為USB2.0HighSpeed，才是真正的USB2.0。USB2.0規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變而來的。它的傳輸速率達(dá)到了480Mbps，足以滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求。USB2.0中的“增強(qiáng)主機(jī)控制器接口”（EHCI）定義了一個(gè)與USB1.1相兼容的架構(gòu)。它可以用USB2.0的驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)USB1.1設(shè)備。也就是說，所有支持USB1.1的設(shè)備都可以直接在USB2.0的接口上使用而不必?fù)?dān)心兼容性問題。USB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的特點(diǎn)USB接口有3種類型：-TypeA：一般用于PC-TypeB：一般用于USB設(shè)備-Mini-USB：一般用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、測量儀器以及移動(dòng)硬盤等USB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的組成一個(gè)USB系統(tǒng)主要被定義為三個(gè)部分USB的互連；USB的設(shè)備；USB的主機(jī)。USB系統(tǒng)分主從結(jié)構(gòu)，HOST和DEVICE，一個(gè)HOST可以接126個(gè)設(shè)備；USB設(shè)備傳輸速率低速(1.5M)：LowSpeed全速(12M)：FullSpeed高速(480M)：HighSpeedNEXTUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的組成USB傳輸方式：用D+/D-差分方式；USB電纜：USB1.1和USB2.0中沒明確說明電纜長度，USB1.0規(guī)定低速長：3米，全速長：5米信息包：(最大長度為1024字節(jié))；令牌包；數(shù)據(jù)包；握手包。NEXTUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的組成傳輸類型：控制傳輸；塊傳輸；中斷傳輸；同步傳輸。設(shè)備枚舉：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求，類設(shè)備請求完成連接USB設(shè)備過程，主機(jī)發(fā)送請求并向設(shè)備分配地址，設(shè)備向主機(jī)發(fā)送所請求內(nèi)容，來完USB設(shè)備配置，然后設(shè)備可以使用了。NEXTUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的組成設(shè)備類：(為定位合適的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)1、音頻設(shè)備類2、通信設(shè)備類3、HID設(shè)備類4、顯示設(shè)備類5、海量存儲(chǔ)設(shè)備類6、電源設(shè)備類7、打印設(shè)備類8、集線器設(shè)備類NEXTUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的組成USB的主機(jī)在任何USB系統(tǒng)中，只有一個(gè)主機(jī)。USB和主機(jī)系統(tǒng)的接口稱作主機(jī)控制器；主機(jī)控制器可由硬件、固件和軟件綜合實(shí)現(xiàn)的。根集線器是由主機(jī)系統(tǒng)整合的，用以提供更多的連接點(diǎn)。USB的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)集線器，向USB提供了更多的連接點(diǎn)；功能器件：為系統(tǒng)提供具體功能，如U盤。USB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的協(xié)議USB總線屬一種輪訊方式的總線，主機(jī)控制端口初始化所有的數(shù)據(jù)傳輸。每一總線執(zhí)行動(dòng)作最多傳送三個(gè)數(shù)據(jù)包：令牌包：在每次傳送開始時(shí)，主機(jī)控制器發(fā)送一個(gè)描述傳輸運(yùn)作的種類、方向，USB設(shè)備地址和終端號的USB數(shù)據(jù)包，這個(gè)數(shù)據(jù)包通常稱為標(biāo)志包(tokenpacket)。USB設(shè)備從解碼后的數(shù)據(jù)包的適當(dāng)位置取出屬于自己的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸方向不是從主機(jī)到設(shè)備就是從設(shè)備到主機(jī)。信息包：在傳輸開始時(shí)，由標(biāo)志包來標(biāo)志數(shù)據(jù)的傳輸方向，然后發(fā)送端開始發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù)包或表明沒有數(shù)據(jù)傳送握手包：接收端也要相應(yīng)發(fā)送一個(gè)握手的數(shù)據(jù)包表明是否傳送成功。NEXTUSB系統(tǒng)簡介USB系統(tǒng)的協(xié)議兩種類型的通道：發(fā)送端和接收端之間的USB數(shù)據(jù)傳輸，在主機(jī)和設(shè)備的端口之間，可視為一個(gè)通道。存在兩種類型的通道：流和消息。流的數(shù)據(jù)不像消息的數(shù)據(jù)，它沒有USB所定義的結(jié)構(gòu)，而且通道與數(shù)據(jù)帶寬、傳送服務(wù)類型，端口特性（如方向和緩沖區(qū)大?。┯嘘P(guān)。多數(shù)通道在USB設(shè)備設(shè)置完成后即存在。USB中有一個(gè)特殊的通道——缺省控制通道，它是消息通道，當(dāng)設(shè)備一啟動(dòng)即存在，從而為設(shè)備的設(shè)置、查詢狀況和輸入控制信息提供一個(gè)入口。Device-S3C44B0S3C44B0不含USB控制器需要采用并行口與外擴(kuò)USB控制器接口選用：PDIUSBD12NEXTDevice-S3C44B0S3C44B0引腳-um_s3c44box.pdfDevice-PDIUSBD12PDIUSBD12-08.pdf器件特性ComplieswiththeUniversalSerialBusspecificationRev.1.1CompliantwithmostDeviceClassspecificationsHigh-speed(2Mb/s)parallelinterfacetoanyexternalmicrocontrollerormicroprocessorFullyautonomousDMAoperationIntegrated320bytesofmulti-configurationFIFOmemoryNEXTDevice-PDIUSBD12器件特性Doublebufferingschemeformainendpointincreasesthroughputandeasesreal-timedatatransferSoftwarecontrollableconnectiontotheUSBbusProgrammableclockfrequencyoutputInternalPower-onresetandlow-voltageresetcircuitAvailableinSO28andTSSOP28pinpackagesNEXTDevice-PDIUSBD12器件特性Higherthan8kVin-circuitESDprotectionlowerscostofextracomponentsOperationwithdualvoltages:3.3±0.3Vorextended5Vsupplyrangeof4.0to5.5VMultipleinterruptmodestofacilitatebothbulkandisochronoustransfers./philips/usb/PDIUSBD12.asp

周立功Device-PDIUSBD12器件封裝NEXTSO28andTSSOP28pinpackagesDevice-PDIUSBD12引腳定義SymbolPinTypeDescriptionDATA<0>1IO2Bit0ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<1>2IO2Bit1ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<2>3IO2Bit2ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<3>4IO2Bit3ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.GND5PGround.DATA<4>6IO2Bit4ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<5>7IO2Bit5ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<6>8IO2Bit6ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<7>9IO2Bit7ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.ALE10IAddressLatchEnable.Thefallingedgeisusedtoclosethelatchoftheaddressinformationinamultiplexedaddress/databus.PermanentlytiedLOWforseparateaddress/databusconfiguration.CS_N11IChipSelect(ActiveLOW).SUSPEND12I,OD4DeviceisinSuspendstate.CLKOUT13O2ProgrammableOutputClock(slew-ratecontrolled).INT_N14OD4Interrupt(ActiveLOW).RD_N15IReadStrobe(ActiveLOW).WR_N16IWriteStrobe(ActiveLOW).DMREQ17O4DMARequest.NEXTDevice-PDIUSBD12引腳定義SymbolPinTypeDescriptionDMACK_N18IDMAAcknowledge(ActiveLOW).EOT_N19IEndofDMATransfer(ActiveLOW).DoubleupasVBUSsensing.EOT_NisonlyvalidwhenassertedtogetherwithDMACK_NandeitherRD_NorWR_N.RESET_N20IReset(ActiveLOW).Built-inPower-onresetcircuitpresentonchip,sopincanbetiedHIGHtoVCC.GL_N21OD8GoodLinkLEDindicator(ActiveLOW)XTAL122ICrystalConnection1(6MHz).XTAL223OCrystalConnection2(6MHz).Ifexternalclocksignal,insteadofcrystal,isconnectedtoXTAL1,thenXTAL2shouldbefloated.VCC24PVoltagesupply(4.0-5.5V).TooperatetheICat3.3V,supply3.3VtobothVCCandVOUT3.3pins.D-25AUSBD-dataline.D+26AUSBD+dataline.VOUT3.327P3.3Vregulatedoutput.TooperatetheICat3.3V,supplya3.3VtobothVCCandVOUT3.3pins.A028IAddressbit.A0=1selectscommandinstruction;A0=0selectsthedataphase.Thisbitisadon’tcareinamultiplexedaddressanddatabusconfigurationandshouldbetiedHIGH.NEXTDevice-PDIUSBD12標(biāo)注符號說明O2:Outputwith2mAdriveOD4:OutputOpenDrainwith4mAdriveOD8:OutputOpenDrainwith8mAdriveIO2:InputandOutputwith2mAdriveO4:Outputwith4mAdrive.Device-PDIUSBD12引腳定義說明USB總線控制器PDIUSBD12的D+和D-引腳分別串接一個(gè)22Ω的電阻和電感，其中電感起到電源濾波的作用；在自供電系統(tǒng)中，當(dāng)USB