与单片机USB接口设计有关的文献综述

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1、1前言目前，在工控机、嵌入式系统中，数据采集和交换大多使用软盘、串行接口和以太网等方式。软盘存储量小、可靠性差，而串行接口和以太网都需要布线施工、成本高且不具有移动性。而基于USBFLASH技术的USB移动存储技术的发展为上述领域中的数据存储和交换提供了新的可能性。随着数据采集系统、工控行业和嵌入式用户对移动存储需求的增大，如何在嵌入式系统中实现USB移动存储成了急需解决的问题。本文在这个方面做了一些尝试，使用单片机和USB接口控制器实现了Ｕ盘读写系统。USB总线是通用串行总线的简称，是最近几年在PC领域广为应用的新型接口技术。USB接口具有数据传输速率高、使用方便等特点。USB协议规定

2、的全速传输速率为12Mbps非常适合有大量数据传输的系统。USB设备支持即插即用，无需重新启动计算机。Microsoft　Windows系统提供对U盘的支持，用户可以将Ｕ盘插到PC机中，直接对采集到的数据进行分析、处理，极大地方便了用户[1]。U盘属于USB设备，具有许多优点：容量大；价格便宜；体积小；信息不宜丢失。因此，U盘作为一种新型的移动存储器，在地矿勘测、水文检测、仪器仪表制造、油田数据采集、纺织制造、交通运输记录仪等领域有着广阔的应用前景。由于多数数据采集设备、工控机及嵌入式系统没有安装USB标准接口，使得在USB数据存储方面一直没有很好的解决方案。本文以PDIUSBD12[2

3、]为USB接口芯片，以80C51为控制器，给出了一种USB接口的设计方法。2系统设计及器件介绍2.1　系统设计系统主要包括两个部分：单片机，USB接口芯片，单片机实现对整个数据交换系统的控制。系统的核心部分就是接口控制器（USBHOST），它可以被看作一个硬件、固件和软件的综合体。控制器完成了主机与设备之间的电气和协议层的匹配，主要包括以下功能：串并转换，帧起始，数据处理，协议使用，传输错误处理，远程唤醒，根Hub，主机系统接口等。通过USBHOST，使单片机具有与USBSlave设备进行数据传输的能力。USB-HOST接口芯片选用PHILIPS生产的PDIUSBD12[3]。2.2US

4、B接口芯片的选择第5页共6页我们知道一台丰机与一个USB设备间的连接是由许多层上的连接组成的。不同层次的实现者只关心USB相关层次的特性功能细节，而不必掌握从硬件结构到软件系统的所有细节。USB总线接口层提供了在主机和设备之间的物理连接、发送连接和数据包连接。USB设备层对USB系统软件是可见的，系统软件基于它所见的设备层来完成对设备的一般USB操作。应用层可以通过与之相配合的客户软件向主机提供一些额外的功能。USB设备层和应用层的通信是逻辑上的，对应于这些逻辑通信的实际物理通信由USB总线接口层来完成。USB接口芯片可以通过硬件来实现USBI．1和USB2．0协议，使设计者可以专注于系

5、统功能的设计，从而减少了开发时间，确保了USB的兼容性，是实现总线接口的一个较好的方案。实现USB总线接口层设计中有三种芯片选择方案；第一种方案是选用设计成标准USB控制器的底层芯片，例如Cypress公司的CY7C63XXX系列，这类芯片是完全按照USB协议设计的，但由于其结构不同于其它常用控制芯片，开发者需要较长的学习时间，不利于快速开始一个项目；另一种方案是采用具备USB通信功能的单片机，例如Intel／Cypress的8X931，Cyprus的EZ．USBFX2系列，这些单片机采用开发者熟悉的结构和指令集，处理能力强，构成系统的电路简单，调试方便，是目前常用的一种方案；第三种方案

6、是采用连接到一般微控制器的接口芯片，例如PHILIPS的PDlUSBD12，National半导体公司的USBN960X等，它可用一般的单片机开发系统进行开发，不需购买新系统，而且USB芯片本身价格较便宜，所以这种接口方案成本很低。本设计选用了第三种方案，即使用PHILIPS公司生产的PDIUSBD12USB接口芯片，它的功耗较低，外围接口功能强大，完全可以满足单片机USB接口设计的要求[4]。2.3PDIUSBD12芯片介绍PHILIPS公司生产的PDIUSBD12接口芯片，是一个具有集成的SIEFIFO存储器，发射器和电压调整器的高性能USB接口芯片，同时还支持DMA逻辑传输形式。它

7、通常应用于微控制器的系统中，并且可以通过高速并行接口和系统中的为控制器进行通信，其中最高并行接口速率可以达到2MB/S是一个具有8位数据总线和一个地址存储于数据交换设备。PDIUSBD12采用28PIN脚模式，有SO28和TSSOP28封装，SIE用来实现USB协议层的完整功能。具体功能如下：同步方式识别、并/串转换、比特填充/解填充、CRC校验/生成、PID确认/生成、地址识别和握手信号的鉴别/生成、批处理数据传输可达1MB/s±