036
嵌入式系统USB接口设计（c)样本
(样本只提供该系统的基本情况介绍,若需要完整的设计和论文,建议您购买本系统,凡是购买本站系统的,本站均根据您的要求,把系统上的开发信息,题目等修改成符合您的要求)
本设计包含内容：源代码+毕业论文
论文大概：
摘要
USB(通用串行总线)是一种应用在PC领域的新型接口技术,是现在非常流行的一种快速、双向、廉价、可以进行热插拔的接口。在遵循USB1.1规范的基础上,USB接口最高传输速度可达到12Mb/s；而在最新的USB2.0规范下,更可达到480M/s。同时它可以连接127个USB设备,而且连接方式也十分灵活,既可使用串行连接,也可使用集线器（Hub）把多个设备连接在一起,再同PC机的USB接口相连。此外,它还可以从系统中直接汲取电流,无需单独的供电系统。USB由此获得了
广泛的应用。
本文以Phillips公司的USB控制芯片PDIUSBD12为例,采用USB1.1协议,介绍了嵌入式系统USB的开发流程,重点讨论了USB外设控制器中固件的设计和实现,
用单片机实现USB高层通信协议,同时提供了利用C语言进行USB外设控制接口编程时的一些基本考虑,其中主要涉及到USB规范中描述主机和外设在应用层进行通信的部分。本设计完全由作者自行学习完成,对USB通信进行了初步实现,同时保留了各项功能接口,可作为其他设计时的参考模板。
关键词：USB接口,PDIUSBD12芯片
目 录
摘要 …………………………………………………………………………
1
Abstract ……………………………………………………………………
2
第一章 引言
…………………………………………………………… 3
第二章
USB设计基础及方案 ……………………………………… 3
2.1
基本体系结构 ……………………………………………………… 3
2.2
USB通信流 ………………………………………………………… 4
2.3
传送类型 …………………………………………………………… 5
2.4
传送的总线访问 …………………………………………………… 5
2.5
外设接口技术 ……………………………………………………… 6
第三章
核心芯片的选择 ……………………………………………… 6
第四章
USB工作电路设计初步 ……………………………………… 7
4.1
设计方案 ……………………………………………………………
8
4.1.1 简单接口电路
………………………………………………… 8
4.1.2
带DMA视频信号接口功能的USB接口电路 ………………………
9
4.2 系统主要电路 ………………………………………………………
9
第五章 USB外设控制器固件的设计 ………………………………
10
5.1 主循环 ………………………………………………………………
11
5.2 中断服务程序 ………………………………………………………
12
5.3 标准器件请求函数 …………………………………………………
17
5.4 PDIUSBD12命令接口
……………………………………………… 21
5.5 硬件提取层
………………………………………………………… 21
第六章 主机端软件的设计
…………………………………………… 22
第七章 验证USB接口连接和数据传输
…………………………… 22
第八章 总结
………………………………………………………………… 24
参考文献
…………………………………………………………………… 25
附录： 程序清单
………………………………………………………… 26
第一章
引言
嵌入式USB接口设备开发是对USB开发全程的模拟体验,从底层电路的搭建到各种USB程序的编写在大学教程中根本没有涉及,需要通过阅读大量的相关资料来获取,亦需要不短的时间来熟悉、消化。同时在USB开发过程中需要对USB硬件结构有足够了解,且对各种编程手段（固件编程、VB、VC++、数据库等）的熟练应用都有较高的要求,对开发人员的知识的学习吸收能力及综合素质对是极大的考验。USB技术作为新兴技术,在各个领域都得到了广泛应用。
USB(UniversalSerialBus)是一种新型的通用串行总线,它具有即插即用、可热插拔和传输速率快等特点,使得支持USB技术的产品和设备越来越多,在工业界已经获得了广泛的支持和应用。目前一般的PC机、笔记本电脑等都为用户提供了USB接口,并且Windows和Linux等流行操作系统都支持USB协议。USB外设以惊人的速度发展,迄今为止,各种USB的外设已经有上千种。除了象显卡这种需要极高数据量和一些实时性要求特别高的控制设备,几乎所有的PC外设都可以移植到USB上来。而事实上国外几乎已经做到了这一点。USB的PC外设有着大得不可限量的发展空间。譬如：
1.
传统PC外设,象鼠标、键盘、音箱、游戏杆、扫描仪、打印机等；
2. 基于PC的通信设备,如Modem, ISDN等；
3.
端口转接器,如USB-->232, USB-->LPT等,以适应原来的设备；
4.
具有中国特色的设备,象汉字输入笔那样的东西；
5.
工业领域等。
从当初的0.7、0.8到现在广泛采用的1.0、1.1版本到即将被采用的2.0版本,随着USB协议的发展,USB接口的设计要求也不断提高。作为一个硬件厂商或是开发者,最关心的便是如何去开发USB外设。一般的USB设备都使用一片微控制器作为其核心部件,通过微控制器强大的控制和运算功能,开发者可以很容易地实现USB设备的智能化。而嵌入式设备的实时、小巧等特性使得USB的协议栈和总线驱动的开发设计显得尤为重要,因为它的好坏会直接对USB主机产生影响,从而会对嵌入式系统性能和稳定产生较大影响。下面笔者结合在嵌入式设备中开发基于USB协议1.1版软件系统的实践,对嵌入式系统USB接口的开发,特别是USB接口固件的开发进行介绍。
4.1
设计方案
设备的硬件设计主要有两种方案：简单USB接口电路和带DMA视频信号接口功能的USB接口电路。
4.1.1简单接口电路
连接外设的一种简单模式,如图4-2所示,所有寄存器和数据的读写都是通过8051的I/O口来仿真的,因此数据的吞吐速率比较低,适合间歇式数据的传输。
图4-2
简单连接电路框图
4.1.2带DMA视频信号接口功能的USB接口电路
带DMA视频信号接口功能的USB接口电路（图4-3）数据的传输通过DMA方式完成,由PDIUSBD12传送到计算机里,MCU只完成DMA的初始化工作,传输速度快,适合于视频数字信号的同步高速传送。
图4-3
带DMA视频信号接口功能的USB接口电路
图片数据的读取不需要高速数据吞吐,硬件设计中采用简单接口电路即可胜任。且简单接口电路接口采用了标准的IDE接口方式,可直接于硬盘等大容量存储器相连,传输海量数据,也可以通过接口转换,与其他功能的外设相连,具有较广的适用性,较为适合本设计。
4.2
系统主要电路
系统电路主要包括：
•89C51控制电路
•PDIUSBD12接口电路
•复位挂起电路
•IDE扩展接口电路
系统开发过程中,硬件方面采用了周立功公司开发的DP51+实验板。
DP51+实验板