USB接口器件ISP1581的接口应用设计■解放军信息工程大学王晖摘要关键词简单介绍USB接口的特点和Philips公司的USB接口芯片ISP1581;详细介绍USB接口的硬件原理设计、固件开发流程及USB设备的调试。USBISP1581固件枚举微控制器接口DMA引言通用串行总线USB(UniversalSerialBus是近年来应用在PC领域的新型接口技术;是一些大PC厂商,如Microsoft、Intel等,为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾,而制定的一种串行通信的标准。USB以其高速、易于安装配置、使用灵活和可靠性高而日益受到人们的欢迎。现在已广泛使用于计算机和周边设备的连接,如键盘、鼠标、打印机、存储设备等。USB控制器一般有两种类型:一种是MCU集成在芯片里面;另一种是纯粹的USB接口芯片,仅处理USB通信。前者由于开发时需要单独的开发系统,因此开发成本较高;后者只是一个芯片与MCU接口,实现USB通信功能,因此成本较低、可靠性较高。本文主要介绍Philips公司的ISP1581器件的使用方法,它属于后者。1硬件设计1.1ISP1581芯片特点ISP1581是一个高速USB器件控制器。它实现了USB2.0/1.1物理层和数据协议层的任务,并且实现了连同端点EP0(设置用于访问设置缓冲器在内的16个USB端点的共同协作;用于基于微控制器的系统,与微控制器/微处理器的通信是通过一个高速的通用并行接口实现的,接口速度可达12.5M字节/s或12.5M字/s;支持DMA传输,可很好地实现与大容量存储设备的接口;通过ATA/ATAPI接口,可以直接与ATA/ATAPI设备相连。ISP1581能适应大多数设备类规范的设计,非常适合做很多外围设备,如打印机、扫描仪、外部大容量存储器和数码相机等的外部接口。(注:ATA/ATAPI,AdvancedTechnologyAttachment/AdvancedTechnologyAttachmentPeripheralInterface。中文名称为高级技术附加装置/高级技术附加装置外围接口。ATA是一种硬盘接口标准,ATA标准的接口类型其实就是IDE接口类型。1.2ISP1581内部模块功能描述ISP1581内集成了多个模块,各自完成不同功能,如图1所示。①USB2.0收发器。模拟收发器通过集成的终端电阻直接与USB电缆相连。②Philips串行接口引擎(SIE,SerialInterfaceEngine。完成所有USB协议层的功能,主要完成以下的功能:同步方式的识别、并行/串行的转换,位填充/解除填充、CRC校验/产生、包标识(PID校验/产生、地址识别和握手评估/产生。考虑到速度,它是全硬件的,不需要DREQ,DACKCS0,CS1,[16:0]DS/WR图1ISP1581内部结构方框图固件介入。③存储器管理单元(MMU和集成RAM。MMU和集成RAM实现了USB总线和微控制器管理器或DMA管理器之间的速度转换。④微控制器/处理器接口和微控制器/处理器的管理器。可以直接与大部分微控制器相连。⑤DMA接口和DMA管理器。DMA管理器接收到DMA命令后,可直接把数据从内部RAM传送到外部DMA设备或从外部DMA设备传送给内部RAM。2硬件连接ISP1581有一个快速通用接口,利用它可以实现与大部分类型的微控制器/处理器的通信。上电时,由引脚BUS_CONF、MODE1和MODE0共同设置。由于MMC2107的外部地址、数据总线是分开的,因此在本开发平台上ISP1581只能工作在通用处理器工作模式下,设置方式如表1所列。ISP1581提供微控制器接口与微控制器进行数据传输,也支持DMA传输。在微控制器速度较高时,两者的读写访问速度均可达12.5Mb/s,采用DMA方式会增加电路设计的复杂度。经过综合比较,采取微控制器接口方式。USB模块硬件连接原理如图2所示。注:①ISP1581提供两种复位方式:a.ISP1581集成有上电复位电路(POR,RESET引脚接电源,实现上电复位功能。b.RESET引脚接MMC2107的一个数字I/O引脚,将该引脚置低800μs后置高,实现复位。②ISP1581的供电电压为3.3V或5.0V,I/O引脚最大能承受5.0V的电压。根据I/O口的电压,从3.3V和5.0V中选择一个作为供电电压。3ISP1581固件(FIREWARE程序设计由于所有的通信都是由主机发起,设备只能响应来自主机的命令。在这种结构下,ISP1581的固件采取中断驱动。这样一方面保证了快速的数据传输和较好的软件结构,另一方面简化了编程和测试。固件程序由5部分组成,如图3所示。(1主循环流程上电后,初始化MMC2107和ISP1581。然后,主循环程序轮询检查事件标志,进入相应的子程序进行进一步的处理。...
