精品文档---下载后可任意编辑基于 AVR 单片机的通用 USB 接口模块设计[日期：2008-6-25]来源：中电网 张洪，董秀成[字体：大 中 小] 1 引言 USB 接口以其数据传输快、连接简单、易于扩展、支持热插拔等特点已成为外设与 PC 通信的主要方式之一。随着嵌入式系统的开展，嵌入式微处理器需增加通用的 USB 接口，以便实现与 PC 等 USB 主机系统的通信。针对这样的需求，这里采纳 PHILIPS 公司的 USB接口器件 PDIUSBD12 和 Atmel 公司的 AVR 系列单片机 ATmega8 设计一种通用的 USB接口模块。该模块可方便为各种嵌入式微处理器增加 USB 接口，从而实现与 USB 主机系统的高速通信。2 系统硬件设计该系统模块的控制核心是 AVR 高速单片机 ATmega8。AVR 单片机是新一代基于哈佛结构的高速 RISC 微控制器，具有速度快、价格低、可靠性高，I／O 口线驱动能力强和片内集成外设资源丰富等特点，其内部集成有可进行 ISP 下载编程的 Flash，EEPROM、熔丝位和锁定位。AVR 单片机的 ISP 下载电缆制作简单、本钱低廉，还有免费的下载软件(例如PonyProg)支持。PDIUSBD12 是一款高性价比 USB 接口器件，完全符合 USB1.l 标准，易于与各种微处理器接口。系统模块 AVR 单片机与 PDIUSBD12 的电路连接如图 1 所示。精品文档---下载后可任意编辑由图 1 看出，由于 AVR 单片机具有高速性，可利用 I／O 端口线以软件方式模拟PDIUSBD12 的时序，对其读写。这种方式可根据不同的微处理器速度灵活控制PDIUSBD12 的时序和地址，无需译码电路，从而简化硬件设计，降低本钱。由于 ATmega8 片内集成了 UART，SPI，I2C 等接口，该接口模块可利用这些接口与其他系统通信，使得该接口模块成为通用的接口转换器。其系统硬件结构框图如图 2 所示。3 USB 固件程序设计本系统模块的 USB 固件程序采纳符合 ANSI C 标准的 GCC 编译器设计，结合分层次的模块化结构，可移植性强，只需略微修改硬件接口层即可将其移植到别的硬件平台，可重复利用代码。USB 固件程序设计是基于状态机和标准的前后台式程序架构。整个同件程序的模块化层次结构如图 3 所示。首先编写硬件接口层 hal.c 和 PDIUSBD12 器件的命令接口层，以供上层模块调用。硬件接口层含有对 PDIUSBD12 写指令和读写数据的函数，以供上层模块调用。当 CPU 不同时，只需修改这些函数即可。由于 CPU 访问 PDIUS-BD12 与普通存储器一...
