嵌入式系統接口設計與應用USB設計

本課程的主要內容主要內容USB接口結構USB系統簡介Device-S3C44B0Device-PDIUSBD12USB設計

USB接口結構USB（UniversalSerialBus）S3C44B0內不含USB控制器。因此，需要外擴USB控制器。常用USB控制器：PDIUSBD12，USBN9603，CH371，CH375、CY7C68013MPUS3C44B0USB接口USB控制器PDIUSBD12DB/AB/CBUSBBUSUSB系統簡介USB系統的特點USB=UniversalSerialBus，最多可連接127臺外設，由于USB支持熱插拔，即插即用的優點，所以USB接口已經成為計算機的標準接口。USB有兩個規范：USB1.1和USB2.0。目前USB2.0已經普及，只有在容量小、對速度要求不高的產品中才會使用USB1.1接口，影碟機基本都使用USB2.0接口。USB傳輸徐率：USB1.1的最高數據傳輸率為12Mbps，USB2.0則提高到480Mbps。USB1.1和USB2.0物理接口完全一致，數據傳輸率完全由PC的USBhost控制器以及USB設備決定。USB系統簡介USB系統的特點USB可以通過連接線為設備提供最高5V，500mA的電力。如果USB相關產品標注為USB2.0FullSpeed，則是USB1.1；如果標注為USB2.0HighSpeed，才是真正的USB2.0。USB2.0規范是由USB1.1規范演變而來的。它的傳輸速率達到了480Mbps，足以滿足大多數外設的速率要求。USB2.0中的“增強主機控制器接口”（EHCI）定義了一個與USB1.1相兼容的架構。它可以用USB2.0的驅動程序驅動USB1.1設備。也就是說，所有支持USB1.1的設備都可以直接在USB2.0的接口上使用而不必擔心兼容性問題。USB系統簡介USB系統的特點USB接口有3種類型：-TypeA：一般用于PC-TypeB：一般用于USB設備-Mini-USB：一般用于數碼相機、數碼攝像機、測量儀器以及移動硬盤等USB系統簡介USB系統的組成一個USB系統主要被定義為三個部分USB的互連；USB的設備；USB的主機。USB系統分主從結構，HOST和DEVICE，一個HOST可以接126個設備；USB設備傳輸速率低速(1.5M)：LowSpeed全速(12M)：FullSpeed高速(480M)：HighSpeedNEXTUSB系統簡介USB系統的組成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規定低速長：3米，全速長：5米信息包：(最大長度為1024字節)；令牌包；數據包；握手包。NEXTUSB系統簡介USB系統的組成傳輸類型：控制傳輸；塊傳輸；中斷傳輸；同步傳輸。設備枚舉：標準設備請求，類設備請求完成連接USB設備過程，主機發送請求并向設備分配地址，設備向主機發送所請求內容，來完USB設備配置，然后設備可以使用了。NEXTUSB系統簡介USB系統的組成設備類：(為定位合適的設備驅動程序)1、音頻設備類2、通信設備類3、HID設備類4、顯示設備類5、海量存儲設備類6、電源設備類7、打印設備類8、集線器設備類NEXTUSB系統簡介USB系統的組成USB的主機在任何USB系統中，只有一個主機。USB和主機系統的接口稱作主機控制器；主機控制器可由硬件、固件和軟件綜合實現的。根集線器是由主機系統整合的，用以提供更多的連接點。USB的設備網絡集線器，向USB提供了更多的連接點；功能器件：為系統提供具體功能，如U盤。USB系統簡介USB系統的協議USB總線屬一種輪訊方式的總線，主機控制端口初始化所有的數據傳輸。每一總線執行動作最多傳送三個數據包：令牌包：在每次傳送開始時，主機控制器發送一個描述傳輸運作的種類、方向，USB設備地址和終端號的USB數據包，這個數據包通常稱為標志包(tokenpacket)。USB設備從解碼后的數據包的適當位置取出屬于自己的數據。數據傳輸方向不是從主機到設備就是從設備到主機。信息包：在傳輸開始時，由標志包來標志數據的傳輸方向，然后發送端開始發送包含信息的數據包或表明沒有數據傳送握手包：接收端也要相應發送一個握手的數據包表明是否傳送成功。NEXTUSB系統簡介USB系統的協議兩種類型的通道：發送端和接收端之間的USB數據傳輸，在主機和設備的端口之間，可視為一個通道。存在兩種類型的通道：流和消息。流的數據不像消息的數據，它沒有USB所定義的結構，而且通道與數據帶寬、傳送服務類型，端口特性（如方向和緩沖區大?。┯嘘P。多數通道在USB設備設置完成后即存在。USB中有一個特殊的通道——缺省控制通道，它是消息通道，當設備一啟動即存在，從而為設備的設置、查詢狀況和輸入控制信息提供一個入口。Device-S3C44B0S3C44B0不含USB控制器需要采用并行口與外擴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；在自供電系統中，當USB