基于USB接口设备的固件程序设计

　　一、 引言

　　USB是应用在PC领域中的新型接口技术，它由三部分组成：具有USB接口的PC系统，能够支持USB的系统软件和使用USB接口的设备。它的提出是基于采用通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目地。它的最显著优点是支持热插拔，当用户插入USB外设后，计算机能够自动识别接入的外设，而不需要重新启动系统。

　　二、USB设备硬件结构

　　为了提高系统的可扩展性，也便于选择高性能的单片机，以实现更多的功能，我们使用较为广泛的Philip公司的单纯的接口芯片PDIUSBD12。下面介绍USB设备硬件的相关情况。

　　1. PDIUSBD12芯片的内部结构

　　芯片内部集成SIE、320B的FIFO缓存、收发器以及电压调整电路和终结电阻器，提供2MB/s速率的并行接口，具有全自治本地DMA功能，芯片提供的多重中断模式有利于批量和等时数据传输模式。芯片还提供了可编程时钟、上电复位和低电压复位电路。

　　2. PDIUSBD12芯片的控制字

　　D12的控制字分为初始化命令、数据流命令和通用命令三种基本类型。在USB 设备列举过程中使用初始化命令，这些命令用来启动设备、设置地址、端点和工作模式。数据流命令用于管理USB 和单片机之间的数据流。很多数据流是通过一个发给单片机的中断请求开始的。控制器使用数据流命令来存取数据，确认在FIFO中的数据是否有效。通用命令主要在数据传输过程中使用，包括恢复和读取当前帧号。

　　3. PDIUSBD12 与单片机的连接

　　以PDIUSBD12和89C52单片机之间的连接如图所示，ALE接到单片机的ALE上，使用地址总线复用方式。A0通过电阻接VCC。VCC接+5V，VOUT3.3通过电容接地，同时脚20RESET_N和脚18DMACK_N接高电平。GND接地。8根数据线接至数据总线。脚11CS_N端接至控制器或译码器的相应端， PDIUSBD12可以通过CS_N端，映射为控制器的任何地址。脚14中断接至控制器的中断线，并用电阻拉高。XTAL1和XTAL2接6MHZ晶振，EOT_N拉高，D-、D+分别接到USB 总线的D-、D+上。在实际产品中，脚21GL_N可接LED显示设备状态。

　　三、USB设备固件的设计

　　固件的设计要求非常熟悉USB设备的具体通信步骤以及单片机的指令系统。

　　1. 固件介绍

　　PDIUSBD12是一种高速并行总线的USB接口设备,支持本地DMA传输.固件设计的目标是使D12在USB上能达到最快的传输率。外围设备如打印机等使用D12传送大量的数据。这些设备中的CPU忙于处理许多任务象设备控制，数据和图象处理。D12的固件设计成完全的中断驱动模式。当CPU在处理前台任务时，USB传输在后台被处理。这保证了最好的传输率和较好的软件结构，简化了编程和调试。