基于P89C61x2和ISP1581的USB接口电路的设计与实现

　　本设计采用控制芯片P89C61x2和接口芯片ISP1581实现USB接口电路的设计。

　　P89C61x2包含1024B RAM、64KB Flash存储器、32个I/O口、3个16位定位/计数器、6个中断源-4个中断优先级-嵌套的中断结构、1个增强型UART、片内振荡器和时钟电路。此外，器件的静态设计使其具有非常宽的频率范围，可选择1MHz～12MHz的晶体振荡器。具有两个软件可选的节电模式-空闲模式和掉电模式。

　　USB接口芯片ISP1581是一种价格低、功能强的USB接口器件，符合USB2.0规范，并为基于微控制器或微处理器的系统提供了高速USB通信能力;具有7个IN端点，7个OUT端点和1个固定的控制IN/OUT端点;可以通过软件控制与USB总线的连接;内部集成了带PLL的12MHz晶体振荡器;可通过内部上电复位、低电压复位电路和软件复位。

　　系统硬件设计

　　系统的连接框图如图1所示。

　　ISP1581有两种工作模式：通用处理器工作模式和断开总线工作模式。本文的硬件设计中通过设置BUS-CONF=0实现断开总线的工作模式。AD[7：0]为8位的多路复用地址/数据，与单片机的P0口连接;DATA[15：0]为16位的数据总线。MODE0接高电平，表示读或写信号工作在8051类型;ALE与单片机的ALE相连，实现地址锁存;RPU为USB D+线的外部上拉电阻连接端，通过一个1.5kΩ电阻与Vcc(3.3v)相连;RREF连接外部偏置电阻，通过一个12.0kΩ电阻同地端相连，使高速收发器得到一个精确的镜电源。为了实现良好的EMC特性，所有的电源引脚均连接到由0.01μF和0.1μF电容并联后的网络中。

　　系统的固件设计

　　单片机的固件是USB设备运行的核心。主要包括以下几个部分：

　　Kerne1.c：循环扫描USB事件;启动设备和系统的工作;

　　Isr.c：中断服务程序;

　　Chap9.c.包含标准USB命令，用于在设备和主机之间建立一个基本连接;

　　Vendor.c：包含厂商定义命令，处理厂商请求;

　　Init.c：初始化单片机和ISP1581芯片。

　　初始化程序主要初始化各种状态变量，包括单片机的初始化以及设置ISP1581寄存器。主要包括地址寄存器、模式寄存器、中断配置寄存器，中断使能寄存器以及端点寄存器等。

　　USB设备采用控制传输完成枚举，从而判断出设备的状况。

　　数据传输过程采用中断方式，单片机通过读取中断寄存器的状态判断中断源，并进入相应的中断处理程序。ISP1581主要有SETUP中断、总线挂起中断以及端点输入/输出中断等，控制端点设置64B的缓冲区，每次只能传输64B，传输的数据量由单片机控制。若传输的字节数大于64B，将先传输64B，然后判断剩下的字节数，同时确定是否为空包或短包。如果没有数据传送到单片机，将发送一个空包表明数据发送完毕。