单片机与usb接口设计

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1、单片机与USB接口设计摘要：51系列芯片的串口通信速率较低,会在其串口通信中形成一个速度瓶颈。通用串行总线(USB)作为一种新的微机总线接口规范，具有便捷、易扩展、低成本、低干扰等特点，非常适合作为主机和外设之间的通信接口。本文介绍了一种比较简单方便设计USB设备的方法，设计采用51单片机和USB接口芯片组成的单片机最小系统来实现一个完整的USB设备，大大提高了通信速率。在设计中，采用的控制器是51单片机AT89S52，USB电气接口则是PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12。单片机控制器作为下位机，通过USB

2、电气接口芯片和USB总线与PC机交换数据，并实现USB设备的逻辑功能。系统开发的最终硬件成果是一个带有USB接口的设备，通过USB电缆与PC机相连接，能够实现主机对设备的列举，以及和PC机交换数据，并实现其扩展功能。关键词：USB；单片机系统；PDIUSBD12；AT89S52；接口技术USBinterfaceinthedesignofcommunicationAbstract：Thecommunicationrateoftheseries51chipisloweranditformsatarebottleneckinser

3、ialcommunication.ThispaperintroducedasimpleandconvenientmethodtodesignaUSBapparatus,thatistosay,torealizeanintactUSBapparatuswithaminimumsystemofsingle-chipcomputerthatmadeof51single-chipcomputerandUSBinterface,thecircuitgreatlyimprovescommunicationrate.Inthissyste

4、m,Iadopted51one-chipcomputersAT89S52asitscontroller,thechipPDIUSBD12ofPHILIPSCompanyasitselectricinterface.Theone-chipcomputerasthenextmachine,exchangesthedatawiththePC,throughtheUSBbusandUSBelectricinterfacechip,anditrealizesthelogicfunctionofUSBapparatus.Itcanexc

5、hangedatawithPC,andrealizeitsexpandingfunction,throughconnectingwithPC.Keywords：single-chipcomputersystem；interfacetechnology；PDIUSBD12；AT89S52；USB0引言USB是英文UniversalSerialBus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它是应用在PC领域的新型接日技术。1997年开始有真正符合USB技术标准的外设出现。USB1.1是支持USB的计算机与外设上普遍采用的标准。USB

6、2.0规范发布以后，支持者除了原有的康柏、Intel、微软和NEC四个成员外，还有惠普、朗讯和飞利浦于个新成员。USB2.0将向下兼容USB1.1，数据的传输率将达120Mbps-24OMbps，目前已经能支持扫描仪、打印机及存储设备。1USB物理体系结构USB总线设备以星型的拓扑结构实现与主机的物理连接，其物理拓扑结构如图1.1所示。复合设备根HUB主机设备设备HUB设备设备HUB设备设备图1.1USB物理总线拓扑结构USB的接入点由集线器(Hub)来提供。这种由集线器提供的额外的接入点称为端口(Port)。主机中包含了一

7、个嵌入的集线器，称为根集线器(Roothub)通过根集线器，主机可以提供一个或多个接入点。为主机提供附加功能的设备称为功能模块。为了防止出现环形接入的情况，在USB中使用了分层的拓扑结构。这种结构具有树型结构。通过使用集线器扩展可连接多达127个外设。USB的电缆有4根线，两根传送的是十5V电源，另外两根是数据线。其定义如表1.1所示。信号线的特性阻抗为9052，而信号是利用差模方式送入信号线的。利用这种差模传输方式，接收端的灵敏度可以达到不低于200mV。功率不大的外设可以直接使用USB总线电源供电，而不必外接电源，USB

8、总线最大可以提供5V,500mA电源，并支持节约能源的挂机和唤醒模式。表1.1USB电缆信号定义编号信号名称颜色注释1VBUS红色电源线2D-白色-数据3D+绿色+数据4GND黑色地线USB设备的逻辑结构如图1.2所示，USB设备的物理连接不影响这个逻辑视图。图1.2USB逻辑结构USB2