第一篇：USB 接口器件ISP1581 的接口應用設計概要

USB接口器件ISP1581的接口應用設計 ■ 解放軍信息工程大學

王暉

摘要關鍵詞簡單介紹USB接口的特點和Philips公司的USB接口芯片ISP1581;詳細介紹USB接口的硬件原理設計、固件開發流程及USB設備的調試。

USB

ISP158

1固件

枚舉

微控制器接口

DMA 引

言

通用串行總線USB(Universal Serial Bu s是近年來應用在PC領域的新型接口技術;是一些大PC廠商,如Microsoft、Int el等,為了解決日益增加的PC外設與有限的主板插槽和端口之間的矛盾,而制定的一種串行通信的標準。USB以其高速、易于安裝配置、使用靈活和可靠性高而日益受到人們的歡迎。現在已廣泛使用于計算機和周邊設備的連接,如鍵盤、鼠標、打印機、存儲設備等。

USB控制器一般有兩種類型:一種是MCU集成在芯片里面;另一種是純粹的USB接口芯片,僅處理 USB 通信。前者由于開發時需要單獨的開發系統,因此開發成本較高;后者只是一個芯片與MCU接口,實現USB 通信功能,因此成本較低、可靠性較高。本文主要介紹Philips公司的ISP1581器件的使用方法,它屬于后者。1硬件設計

1.1I S P1581芯片特點

ISP1581 是一個高速USB 器件控制器。它實現了USB 2.0/1.1 物理層和數據協議

層的任務,并且實現了

連同端點EP0(設置用于 訪問設置緩沖器在內的 16 個USB 端點的共同協 作;用于基于微控制器 的系統,與微控制器/微 處理器的通信是通過一 個高速的通用并行接口 實現的,接口速度可達 12.5M字節/s或12.5 M字/s;支持DMA傳輸, 可很好地實現與大容量

存儲設備的接口;通過ATA/A TAPI接口,可以直接與ATA/A TAPI設備相連。ISP1581能適應大多數設備類規范的設計,非常適合做很多外圍設備,如打印機、掃描儀、外部大容量存儲器和數碼相機等的外部接口。(注: ATA/A TAPI,Advanced Technology Attachmen t/Advanced Technology Attachment Peripheral Int erface。中文名稱為高級技術附加裝置/高級技術附加裝置外圍接口。ATA是一種硬盤接口標準,ATA標準的接口類型其實就是IDE 接口類型。

1.2I S P1581內部模塊功能描述

ISP1581內集成了多個模塊,各自完成不同功能,如圖1所示。

① USB2.0收發器。模擬收發器通過集成的終端電阻直接與USB電纜相連。

② Philips串行接口引擎(SIE,Serial Interface Engine。完成所有USB協議層的功能,主要完成以下的功能:同步方式的識別、并行/串行的轉換,位填充/解除填充、CRC校驗/產生、包標識(PID校驗/產生、地址識別和握手評估/產生。考慮到速度,它是全硬件的,不需要

DREQ,DACK CS0,CS1, [16:0] DS/WR 圖

1ISP1581內部結構方框圖

固件介入。

③ 存儲器管理單元(M M U和集成RA M。MMU 和集成RAM 實現了USB 總線和微控制器管理器或DMA 管理器之間的速度轉換。

④ 微控制器/處理器接口和微控制器/處理器的管理器。可以直接與大部分微控制器相連。

⑤ DMA 接口和DMA 管理器。DM A 管理器接收到DMA 命令后,可直接把數據從內部RAM 傳送到外部DM A 設備或從外部DM A 設備傳送給內部RAM。

2硬件連接

ISP1581 有一個快速通用接口,利用它可以實現與大

部分類型的微控制器/處理器的通信。上電時,由引腳BUS_CONF、MODE1 和MODE0 共同設置。由于MMC2107的外部地址、數據總線是分開的,因此在本開發平臺上ISP1581只能工作在通用處理器工作模式下,設置方式如表1所列。

ISP1581提供微控制器接口與微控制器進行數據傳輸,也支持DMA 傳輸。在微控制器速度較高時,兩者的讀寫訪問速度均可達12.5M b/s ,采用DMA 方式會增加電路設計的復雜度。經過綜合比較,采取微控制器接口方式。USB 模塊硬件連接原理如圖2所示。

注:①ISP1581提供兩種復位方式:a.ISP1581集成有上電復位電路(POR, RESET 引腳接電源,實現上電復位功能。b.RESET 引腳接MMC2107的一個數字I/O 引腳，將該引腳置低800μs 后置高,實現復位。②ISP1581 的供電電壓為3.3V 或5.0V ,I/O 引腳最大能承受5.0V 的電壓。根據I/O 口的電壓,從3.3V 和5.0V 中選擇一個作為供電電壓。

3I S P 1581固件(F I R E W A R E 程序設計 由于所有的通信都是由主機發起,設備只能響應來

自主機的命令。在這種結構下,ISP1581的固件采取中斷驅動。這樣一方面保證了快速的數據傳輸和較好的軟

件結構,另一方面簡化了編程和測試。

固件程序由5部分組成,如圖3所示。(1主循環流程

上電后,初始化MMC2107和ISP1581。然后,主循環程序輪詢檢查事件標志,進入相應的子程序進行進一步的處理。圖4是主循環的流程。

表

1設置工作方式

注:這里使用16位總線,AD[0]必須與ISP1581的地端相連。圖

3固件結構和數據流向 圖

4USB主循環程序

圖

2MMC2107與ISP1581硬件連接原理

(2中斷服務程序(ISR流程

圖5所示的中斷服務流程,用來處理由ISP1581產生的中斷。通過訪問ISP1581的中斷寄存器,建立正確的事件標志,以通知主循環程序進行處理。(3USB 標準請求處理

進行應用通信以前,主機必須枚舉設備。該過程是通過給端點0發送包含標準設備請求(CHA P_9的控制傳

輸實現的。USB 標準請求流程(見圖6譯碼設備請求類型,轉到相應的處理子流程。枚舉過程如下: ①主機使用默認地址(地址0讀取設備描述符G etDeviceDescriptor;② SetAddress;③ 連續3次G etDev iceDescriptor ,讀取全部設備描述符;④ G etConfigDescriptor;

⑤ G etStringDescriptor(可能沒有;⑥ 讀取全部ConfigDescriptor 后,主機將找到新設備,提示安裝驅動程序。⑦ 在設備能通信前,主機給出SetConfiguration 請求,設備收到后調整有關信息,使設備能被客戶軟件利用。(4廠商請求處理(VENDOR 廠商請求和USB 標準請求一樣,都根據控制傳輸的內容進行相應處理。本開發平臺的固件程序中定義了兩個廠商請求,分別為取得固件版本和將批量數據寫入設備或從設備中讀出數據。

取得固件版本流程如圖7所示。主機發送批量數據讀寫請求時,在控制傳輸的數據階段,主機給出需要傳輸的數據字節數、數據傳輸方向、頁索引和數據定位。控制傳輸結束后,主機和設備就可以根據雙

方約定,啟動批量傳輸。批量傳輸流程如圖8所示。調

試 4.1 調試步驟

USB 的調試可分為以下幾個步驟: ① 若USB 芯片正常工作,可實現軟連接,將設備插 入主機后,主機上出現“未知設備類型”的USB 設備;② 提供描述符,提供正確的VID 和PID 后,主機能夠識別設備,但要求提供設備的驅動程序;③ 安裝驅動程序后,調試各端點,使其均可傳輸數據,用主機端的測試程序對其進行測試,驗證硬件及固件的正確性。

中斷服務程序

圖

5中斷服務程序流程 圖6

USB標準設備請求流程 取得固件版本

圖7

取得固件版本流程 圖8

批量傳送流程

4.2調試工具

因為每一次USB的傳輸過程,都有時效要求,等待時間過長,通信過程也就中止了,因此不適合用硬件仿真器來設斷點調試。可采用串口輔助調試過程,即在固件代碼中加入類似于Printf的語句,向串口輸出一些信息。借此,可以知道程序是否運行到此處,以及運行到此處時相應的變量或寄存器值。

設備完成配置后,在Bus Hou nd中可看到該設備(bus Hound是一種應用軟件。選擇該設備,就可以對主機與此設備間的通信數據進行分析和監視。Bus Hound 工作在主機端,串口工作在微控制器端。將串口調試和Bus Hound兩種手段配合使用,可以使USB通訊過程的調試更加容易。

在調試USB設備時,還可使用UsbView程序。在該程序中可以查看設備描述符、配置描述符和端點描述符是否正確。

(收稿日期:2004-02-24

第二篇：USB接口技術研究設計論文

[摘要] USB很好地解決了計算機插槽限制沖突，實現低成本、高可靠性、多點的數據采集。USB接口如今已經成為計算機外設必不可少的設備。本文詳細介紹了USB接口設備及其工作原理，并對其在生產實踐中的具體應用方法進行了研究。

[關鍵詞] USB;接口;應用與設計

從U盤、鼠標、讀卡器、外接光驅等常用USB設備，到采用USB接口的電吹風、咖啡爐、剃須刀、圣誕樹等千奇百怪的電腦附件，通過一臺電腦的USB周邊設備使人們享受到了更多的方便和樂趣。USB之所以能夠如此普及并受到大眾歡迎，在于它方便的熱插拔，帶寬大，速度快，可連接設備多，簡單的網絡互聯功能等諸多優點。

一、USB接口技術傳輸類型及優點

USB是通用串行總線(Universal Serial Bus)的簡稱。在計算機使用中，常常利用PC或工控機對各種數據進行數據采集。這其中有很多地方需要對各種數據進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。常用的采集方式是通過數據采集板卡，如A/D卡以及422、485總線板卡等。采用板卡不僅安裝麻煩、易受機箱內環境的干擾，而且由于受計算機插槽數量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設備。而USB接口技術的出現，很好地解決了以上這些沖突，很容易就能實現低成本、高可靠性、多點的數據采集。USB系統主要由主控制器(Host Controller)、USB Hub 和USB外設(Peripherals Node)組成系統拓撲結構。

1.USB的傳輸類型。USB總線包括4種傳輸類型(傳輸管道)：(1)控制傳輸類型：用于傳輸控制信息。(2)塊數據傳輸類型：用于傳輸相對比較大的和突發性強的數據，一般用于打印機、掃描儀等。(3)中斷數據傳輸類型：通常用于傳輸設備反饋回計算機的字符和坐標信息，如鼠標，鍵盤、游戲桿等。(4)同步數據傳輸類型：占用預先分配的帶寬，實時傳輸，例如海量儲存類、打印機類和HID(人機接口)類等。

2.USB的主要優點。速度快;USB 2.0將設備之間的數據傳輸速度增加到了480Mbps，比USB 1.1標準快40倍左右，速度的提高對于用戶的最大好處就是用戶可以使用到更高效的外部設備，而且具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB 2.0的線路上，而且無需擔心數據傳輸時發生瓶頸效應。設備安裝和配置容易;安裝USB設備不必再打開機箱，加減已安裝過的設備完全不用關閉計算機。所有USB設備支持熱拔插，系統對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關設置。易于擴展;通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設。標準USB電纜長度為3m(5m低速)。通過Hub或中繼器可以使外設距離達到30m。能夠采用總線供電;USB總線提供最大達5V電壓、500mA電流。使用靈活。USB共有4種傳輸模式：控制傳輸(control)、同步傳輸(Synchronization)、中斷傳輸(interrupt)、批量傳輸(bulk)，以適應不同設備的需要。

二、USB的應用與設計

USB的應用主要是數據采集工作，隨著USB應用的日益廣泛，Intel、SGS-Tomson、Cypress、Philips等芯片廠商都推出了具備USB通信接口的單片機。這些單片機處理能力強，有的本身就具備多路A/D，構成系統的電路簡單，調試方便，電磁兼容性好，因此采用具備USB接口的單片機是構成USB數據采集系統較好的方案。USB接口開發中有相當大的工作量是關于USB軟件的開發，USB軟件包括三方面的工作：固件(firmware)設計，驅動程序設計和主機端應用程序的設計。

1、固件設計。固件是運行在USB芯片上的程序，可采用匯編語言或C語言設計，其主要功能是控制USB芯片接收并處理USB驅動程序的請求、控制USB芯片接收應用程序的控制指令、通過USB芯片存放數據并實時上傳至PC等。

2、驅動程序設計。在Windows平臺下，USB驅動程序由3部分組成：USB設備驅動程序，USB總線驅動程序和USB主控制器驅動程序，他們必須遵循win32驅動程序模型(WDM)。其中，windows操作系統已經提供了處于驅動程序棧底的USB總線驅動程序和USB主控制器驅動程序。而USB設備驅動程序由設備開發者編寫，通過向USB總線驅動程序發送包含URB(USB Request Block)的IRP(I/0 Request Packet)，來實現USB外設之間的信息交換。當主機應用程序要對USB設備進行I/0操作時，調用Windows API函數對win32子系統進行win32調用，由I/O管理器將此請求構造成一個合適的IRP，并把它傳遞給USB設備驅動程序。USB設備驅動程序接受到這個IRP后，根據IRP中的包含的具體操作代碼，構造響應的URB并把他放到一個新IRP中，然后把此IRP傳遞到USB總線驅動程序，USB總線驅動程序根據IRP中所包含的URB執行響應的操作，并把操作結果通過IRP返還給USB設備驅動程序。USB設備驅動程序接受到此IRP后，將操作結果通過IRP返還I/O管理器。最后，I/O管理器將此IRP中的操作結果返還給應用程序，至此應用程序對USB設備的一次I/O操作完成。

3、應用程序設計。應用程序工作于用戶模式，用戶模式可以訪問文件，處理數據，人機交互，不過必須借助設備驅動程序來訪問硬件。在VC環境下開發的主機端的應用程序，容易實現了設備的打開、關閉、固件下載、端口配置和文件傳輸等功能。

USB接口技術的應用正處于高速發展階段。在USB數據采集、USB工業控制等領域已經得到成功的應用。隨著時代的進步和技術的發展，USB必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用。

第三篇：電腦usb接口不能使用 自行檢測

電腦usb接口不能使用 自行檢測

1、通常很多朋友遇到的USB接口不能用，很多問題出在USB設備上前段時間有一朋友買了個智能手機，但想到網上下載點音樂與手機桌面背景圖片拷貝到手機SD卡中，結果將數據線與手機和電腦連接之后，手機屏幕上也顯示在充電狀態，但在電腦中的我的電腦里怎么也找不到可移動磁盤(SD卡)的存在，朋友一著急以為手機USB接口有問題，讓系統吧小編看看。不過小編看了下手機，手機解鎖之后發現手機上有提示是否需要打開USB設備，選擇打開之后，一會我的電腦中就顯示出了可移動磁盤了。通過這個例子小編想說，如果遇到 USB接口沒反應，最好想想設備是否有開關，USB線是否連接好，新設備最好看下使用說明書等等。最好的辦法大家可以先換個USB口以及重新拔插幾次，不行建議換個電腦試試，檢查下到底是電腦還是設備的問題。

2、USB本身問題

USB接口問題可以分為硬件問題也可以分為軟件問題，下面我們先從軟件方面說其，比如USB設備的驅動不小小心給刪除或者在BIOS中設置了禁用 USB設備就會導致電腦USB接口沒反應，因此導致USB接口肯定用不了。遇到這種情況我們首先需要確認USB設備沒問題，比如我們將無線鼠標或者U盤等 USB設備放別的電腦上有用，放這臺電腦有問題，則基本可以確認為USB本身問題了。

解決辦法：

首先在這臺有問題的電腦上看看USB是前置接口還是后置接口，很多時候我們會發現一些電腦前置USB接口不可用，但后面的可以，主要是因為前置USB 接口是機箱提供了，需要將機箱的USB接口線插在主板對應位置，但很多裝機的朋友可能忘記了插USB前置線，這樣一來前面的USB接口就不能用了，而機箱后面的USB接口是直接集成在主板當中的，因此不存在沒連接的情況。因此遇到USB接口不能用，最好以機箱后面的USB接口為準。

第四篇：自制USB接口供電的手機電池充電器電路

自制USB接口供電的手機電池充電器電路

該電路的充電電流有100mA(圖中開關SB斷開時)、500mA(圖中開關S閉合時)兩擋可供選擇。電路允許的MAX1811的第1腳按圖連接時，最高充電電壓為4.2V；第1腳與電源負端連接時，最高充電電壓為4.1V。一旦達到最高充電電壓時，充電電流就急劇減少，并維持最高充電電壓不變。圖中，VD1作為電源指示，VD2作為充電指示，燈亮表示正在充電，燈滅表示充電結束。

點擊查看:MAX1811中文資料

下圖是實物圖,用開諾基亞手機電池充電,工作良好.

第五篇：綜合應用系統與通信系統接口

綜合應用系統與通信系統接口

應充分利用通信平臺提供的CTI和其它形式的接口，在應急值守與指揮調度系統中，用戶在應用系統的前臺界面進行的操作，應用系統直接調用通信平臺提供的接口，使用通訊系統的通訊能力完成諸如電話呼入業務響應、電話呼出、電話會議以及短信、傳真、郵件等功能，為用戶提供一體化的“一點通”應用解決方案。相應的接口主要包括：

? 電話呼入（應答、轉接、會議）

? 電話呼出（單呼、會議）

? 短信（發送、接收）

? 傳真（發送、接收）

? 郵件（發送、接收）