USBN9604及其在USB接口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
出處:hschina 發(fā)布于:2007-05-26 10:31:45
USB通用串行總線是近年興起的一種通信方式。USB協(xié)議1.1版規(guī)定了低速(1.5Mb/s)和全速(12Mb/s)兩種速率,目前大部分USB器件支持該協(xié)議。2000年USB2.0白皮書出臺后,其速度可達(dá)480Mb/s。該總線是由Compaq、Intel、Microsoft、NEC四公司共同提出,并得到了眾多廠商的支持。USB接口具有安裝方便、高速、靈活、低成本、易擴(kuò)展,支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。
2 USBN9604
USBN9604是NationalSemiconductor公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款較新型的專用USB通信控制芯片,是US-BN9602的改進(jìn)產(chǎn)品,同時(shí)在時(shí)鐘產(chǎn)生電路的復(fù)位機(jī)制上又較USBN9603有所改進(jìn)。USBN9604支持全速傳輸,可滿足USBl.0和1.1協(xié)議。它具有8位并行接口,可支持DMA、MICROWIRE/PLUS。圖1是US-BN9604的結(jié)構(gòu)框圖。其主要特點(diǎn)如下:
USBN9604內(nèi)部有64個(gè)映射到內(nèi)存的寄存器,主要有主控制寄存器(MCNTRL)、時(shí)鐘配置寄存器(CCONF)、主事件寄存器(MAEV)、轉(zhuǎn)換事件寄存器ALTEV)、接收發(fā)送事件寄存器(RXEV、TXEV)以及各端點(diǎn)的控制寄存器和收發(fā)數(shù)據(jù)及狀態(tài)寄存器等。固件的大部分功能就是完成對此寄存器組的讀寫,實(shí)現(xiàn)對接口的配置、接口狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)在外設(shè)和計(jì)算機(jī)之間的傳輸?shù)取?/P>
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3 USB接口的硬件實(shí)現(xiàn)
51單片機(jī)與USBN9604的并行連接有兩種方式,即非復(fù)用方式和復(fù)用方式。它們可通過設(shè)置引腳MODE0、MODEl來選擇。在非復(fù)用方式時(shí),可用控制引腳CS、RD、WR、地址引腳A0和雙向數(shù)據(jù)線D[7:0]實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的地址讀寫。而在復(fù)用方式時(shí),則使用控制引腳CS、RD、WR、地址鎖存信號ALE和雙向數(shù)據(jù)線D[7:01實(shí)現(xiàn)其地址讀寫。本設(shè)計(jì)采用復(fù)用方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
圖2所示是89C51單片機(jī)和USBN9604的接口電路,該電路由一片89C51單片機(jī)、USBN9604、時(shí)鐘振蕩電路以及相應(yīng)的外圍電路組成。其中USBN9604通過外部中斷INT0與89C51單片機(jī)進(jìn)行通信。
4 USB接口的軟件實(shí)現(xiàn)
設(shè)備固件是設(shè)備運(yùn)行的,可采用C語言設(shè)計(jì)。其主要功能是控制USBN9604接受并處理USB驅(qū)動程序的請求(如各種標(biāo)準(zhǔn)請求)、接收/_k傳數(shù)據(jù)。當(dāng)主程序完成CPU和USBN9604的初始化后,可用while循環(huán)等待外部中斷。中斷處理程序可在給出中斷人口后跳出中斷。所有的USB事物處理都在函數(shù)USB-ISR中完成。圖3所示是USB-ISR程序框圖。在USB-ISR中,通過程序可讀取USBN9604中的主事件寄存器(MAEV),并判斷中斷原因,包括收發(fā)事件的發(fā)生、總線狀態(tài)的改變以及握手信號的產(chǎn)生等,同時(shí)可根據(jù)不同原因進(jìn)入相應(yīng)函數(shù)。另外也可通過函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)各種USB標(biāo)準(zhǔn)的請求、端點(diǎn)0的接收和發(fā)送以及其它端點(diǎn)的收發(fā)和總線狀態(tài)的改變等。
5 設(shè)備驅(qū)動程序
目前較流行的驅(qū)動程序編寫軟件主要有DDK、VtoolsD和WinDriver等,其中WinDfiver相對比較簡單,并可滿足開發(fā)USB驅(qū)動的需要。利用它開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序不需要熟悉操作系統(tǒng)的內(nèi)核,同時(shí)整個(gè)驅(qū)動程序中的所有函數(shù)都工作在用戶模式下,因而可通過與WinDriver的.Vxd或.Sys文件交互達(dá)到驅(qū)動硬件的目的。
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5.1WinDriver的主要特征
WinDriver編程軟件具有以下特點(diǎn):
5.2開發(fā)步驟
利用WinDriver開發(fā)驅(qū)動程序有兩種方法,分別介紹如下:
種是利用WinDriver自帶的WinDriverWizard來分析用戶開發(fā)的插卡,看其能否象設(shè)計(jì)的那樣正常工作,然后自動生成驅(qū)動程序的框架代碼,接著再修改代碼并加入定制功能,同時(shí)在用戶態(tài)執(zhí)行和調(diào)試代碼并將性能要求苛刻的部分插入到態(tài)。
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第二種則直接應(yīng)用WinDriver提供的API函數(shù)編寫驅(qū)動程序,這種方法比用Wizard生成框架代碼的方法更加靈活方便。但要求編程人員對驅(qū)動程序的框架有一定的了解。
筆者在實(shí)驗(yàn)中采用的是種方法,實(shí)驗(yàn)效果良好。
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