基于单片机的USB接口的设计.doc

《基于单片机的USB接口的设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、单片机原理及系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气093姓名：马国祥学号：指导教师：徐金阳评语：平时（40）修改（30）报告（30）总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院2012年7月1日1引言本课程设计是在学习必修课《单片机原理与系统设计》之后，为加强对系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计。本课程设计的题目为基于单片机的USB接口的设计。2设计方案USB是近年来发展起来的一种快速、灵活的总线接口。它最大的特点是易于使用，可热插拔，接口连接灵活，并且能够提供外设电源[4]，在嵌入式系统及智能仪表中获得广泛的应用。因此用51系列单片机实现USB主机接口，进而实现对USB外设的控

2、制，对提高整个系统的数据存储、数据传输、设备控制等性能都有很大的作用。本文论述的方案基于压强测试仪的应用环境，在开发压强测试仪的过程中根据实际的需求，要求能够存储大量数据，以往的解决方案是RS232C接口，但由于传输速度慢，在高速采样系统容易导致数据丢失，而且必须有上位机的参与，这对于室外作业很不方便。测试仪器可以把采集到的数据保存到U盘，工作人员可以随时取下U盘，将数据拿到异地进行分析，另外笔者还开发了读写U盘的文件系统，存储的数据可以直接在PC机上打开，不需要编写其它的分析软件。3硬件设计3.1SL811HS概述SL811HS是具有主/从两种工作模式的USB控制器[4]，遵循USB1

3、.1规范；可自动检测总线速率，支持全速12Mbps和低速1.5Mbps设备；具有8位双向的数据总线，易与单片机连接；片内256字节的SRAM(其中16字节为工作寄存器)，用于数据传输；可自动产生SOF和CRC5/16，简化软件工作量；片内有根Hub；支持挂起/唤醒工作模式，减少功耗；支持地址自动加1功能，在连续读写过程中，只设置一次地址，其内部寄存器地址自动增加，在大容量数据通讯中非常必要的。3.2单片机与SL811HS接口设计图3.1所示是AT89C51与SL811HS的硬件连接电路。在本设计中，由于所选用的单片机AT89C51及其外围元件的工作电压为5V，而SL811HS的工作电压为

4、3.3V，所以系统应提供5V电压同时要进行电压转换。虽然SL811HS可以使用12MHZ晶振，但在实际使用过程中，如果晶振质量不太好，电路稳定性就会比较差，因此，设计时推荐使用48MHZ有源晶振。SL811HS的中断请求输出的是高电平，因此需要用反向器把它变换成低电平以满足AT89C51中断输入要求。此外，应注意SL811HS是低电平复位。为了便于调试，系统扩展了液晶显示器。硬件完成后要进行测试，先向SL811HS寄存器中写入数据，之后读出数据并在液晶显示器上显示，如果和写入的数据相同，说明SL811HS与单片机连接正确。再用示波器观察有源晶振是否起振，一切正常后便进入软件调试。D0—D

5、7AT89C51A0RSTD0—D7SL811HA0图3.1SL811HS与单片机的硬件连接图4软件设计4.1.USB枚举过程：ＵＳＢ总线一般包含四种基本数据传输类型：控制传输、中断传输、批传输以及同步传输，本系统使用的是控制传输和批量传输[3]。最基本的函数就是对SL811HS寄存器的读写，代码可参照参考文献[5]。读单个寄存器：BYTESL811Read(BYTEa){SL811H_ADDR=a;return(SL811H_DATA);}写单个寄存器：voidSL811Write(BYTEa,BYTEd){SL811H_ADDR=a;SL811H_DATA=d;}连续读SL811HS

6、寄存器：voidSL811BufRead(BYTEaddr,BYTE*s,BYTEc){BYTEc;SL811H_ADDR=addr;while(c--)*s++=SL811H_DATA;}连续写SL811HS寄存器：voidSL811BufWrite(BYTEaddr,BYTE*s,BYTEc){BYTEc;SL811H_ADDR=addr;while(c--)SL811H_DATA=*s++;}读写寄存器正常以后，便进入SL811HS底层函数的编写，具体的函数可参照CYPRESS公司提供的代码修改。在对U盘读写之前需正确配置SL811HS芯片，这部分工作通过枚举[3]来完成。枚举是对

7、USB接口正确配置的过程，包括获取设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符，以及对接口、端点正确配置。请求设备描述符的setup数据包[5]为80h06000100001200，通过读取设备描述符，可获得设备的子类。请求配置描述符的setup数据包为80h06000100000900，对于请求配置描述符，可以先进行首次请求，要求数据包长为9。接收到设备返回的数据，获得此描述符的总长，然后再发二次请求，获得全部描述符数据。第二次