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SPCE061A单片机在USB通讯中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

USB(UniversalSerialBus)是通用串行总线。最初USB是由Compaq、Digital、IBM、Intel、Microsoft、NEC以及NorthernTelecom(北方电信公司)七家公司共同开发的一种新的外设连接技术。诸家公司联合提出这一新型总线,是为了解决PC机外围设备的拥挤和提高设备的传输速度。目前普遍采用的USB1.1主要应用在中低速外部设备上,它提供的传输速度有低速1.5Mbps和全速12Mbps两种。扣除用于总线状态、控制和错误监测等的数据传输,USB的最大理论传输速率仍达1.2Mb/s或9.6Mb/s,远高于一般的串行总线接口。现有的USB外设有:数字照相机、音箱、游戏杆、调制解调器、键盘、鼠标、扫描仪、打印机、光驱、软驱等。1998年后随着微软在Windows98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB逐步走进了实用阶段、以惊人的速度发展。
  由于现在市面上新出一款单片机SPCE061A,它非常有特色。本文主要介绍,利用SPCE061A和USB接口芯片PDIUSBD12来开发USB设备。SPCE061A单片机由台湾凌阳公司制造,SPCE061A单片机款式新颖,而且性价比极高。SPCE061A在2.6V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0.32MHz~49.152MHz;2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间;32位可编程的多功能I/O端口;两个16位定时器/计数器;低电压复位/监测功能;8通道10位模/数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式;双通道10位DAC方式的音频输出功能;指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令,为其应用增添了DSP功能.....。较高的处理速度使SPCE061A能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。开发数字声音和语音识别产品,选择SPCE061A是一种最经济的选择。
  
  本文所设计的USB设备系统的功能比较简单,它主要实现SPCE061A与PC机之间的简单通讯,是SPCE061A单片机的一种基本应用。这篇文章的主要目的是希望能够给读者起抛砖引玉的作用,开发者可以在这个基础上修改程序,轻松实现USB设备系统开发。本文所设计的系统具有三种简单功能:1.检测USB外设是否连接成功。2.通过点击PC端的应用软件上的按钮,可以点亮或熄灭与SPCE061A单片机IO口相连的LED灯。3.应用软件发送任意字符串到SPCE061A,SPCE061A接受、回送字符串,应用软件接受到字符串时,能够将它显示出来。
  
  4.1系统组成
  
  本USB通讯系统,主要由凌阳十六位单片机SPCE061A,Philips公司的USB接口芯片PDIUSBD12组成,系统框图如图3.10所示。
  
  
  
  这个系统的基本工作流程为:PC端应用软件,发送ID0(为了使主机和设备方能同步,该系统定义了三个握手ID:ID0,ID1,ID2。)给PDIUSBD12,PDIUSBD12接收数据,产生中断通知SPCE061A单片机读取数据。SPCE061A如果读取的数据为ID0,那么发送ID0给PDIUSBD12;PC机端应用软件发送完数据后,读取外设发送的数据,如果读到的数据为ID0,那么弹出一个提示框,提示USB外设连接成功。此后PC机端的应用软件和USB外设之间的通讯都是通过ID来进行的。
  
  4.2硬件设计
  
  系统电路原理图如图3.11所示。其中PDIUSBD12用作实现PC机与SPCE061A单片机进行通信的高速通用并行接口。USB协议层的相关通讯协议通过PDIUSBD12来实现,它由硬件实现不需要固件的参与。SPCE061A单片机的主要作用:1.windows系统配置、枚举USB外设时,SPCE061A发送、接收相关的USB设备信息。2.windows系统配置、枚举USB外设成功后,根据接收到的ID,进行相应的操作,起控制作用。
  
  SPCE061A内嵌32K的FLASH的存储空间、14个中断源,它在2.6~3.6V的工作电压范围内的工作速率范围为0.32MHz~49MHz,这使得它有较高的速率和存储空间来应付USB通讯。单片机SPCE061A与PDIUSBD12之间通讯采用中断方式,数据交换主要是靠SPCE061A单片机给PDIUSBD12发命令和数据来实现的。
  
  PDIUSBD12通过这种方式来识别命令和数据:在ALE信号的下降沿时锁定地址,如果是奇地址,那么它接收的是命令;如果是偶地址,那么它发送或接收的是数据。PDIUSBD12的中断寄存器只要不为0,它的中断输出引脚(INT_N)就保持低电平,所以系统初始化时可将SPCE061A单片机的外部中断(下降沿触发)引脚IOB2设置为带上拉电阻输入。当PDIUSBD12的中断寄存器由零变为非零时,马上触发SPCE061A的外部中断,SPCE061A单片机在中断处理时,读取PDIUSBD12芯片的状态寄存器以清除中断寄存器中对应位,使得中断引脚变为高电平。这样使得SPCE061A可以在退出中断后,可随时响应外部中断。
  
  
  
  图3.11中的LED1灯非常有用,它是PDIUSBD12的GOODLINK指示灯,在系统枚举时会根据通信的状况间歇闪烁,当PDIUSBD12被枚举和配置成功后,将一直点亮。随后在USB通信时会闪烁,这对调试非常有用。
  
  4.3软件设计
  
  USB设备的软件设计主要包括两部分:一、USB设备端的单片机软件,主要完成USB协议处理与数据交换。二、PC端的程序,由USB驱

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