嵌入式系统接口设计与应用USB接口设计.ppt

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1、嵌入式系统接口设计与应用,USB设计本课程的主要内容,主要内容,USB接口结构USB系统简介Device-S3C44B0Device-PDIUSBD12USB设计,USB接口结构,USB（Universal Serial Bus）S3C44B0内不含USB控制器。因此，需要外扩USB控制器。常用USB控制器：PDIUSBD12，USBN9603，CH371，CH375、CY7C68013,MPUS3C44B0,USB接口,USB控制器PDIUSBD12,DB/AB/CB,USB BUS,USB系统简介,USB系统的特点USB=Universal Serial Bus，最多可连接127台外设，由

2、于USB支持热插拔，即插即用的优点，所以USB接口已经成为计算机的标准接口。USB有两个规范：USB1.1和USB2.0。目前USB2.0已经普及，只有在容量小、对速度要求不高的产品中才会使用USB1.1接口，影碟机基本都使用USB2.0接口。USB传输徐率：USB1.1的最高数据传输率为12Mbps，USB2.0则提高到480Mbps。USB1.1和USB2.0物理接口完全一致，数据传输率完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。,USB系统简介,USB系统的特点USB可以通过连接线为设备提供最高5V，500mA的电力。如果USB相关产品标注为USB 2.0 Full Speed

3、，则是USB 1.1；如果标注为USB 2.0 High Speed，才是真正的USB 2.0。USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mbps，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题。,USB系统简介,USB系统的特点USB接口有3种类型：-Type A：一般用于PC-Type B：一般用于USB设备-Mini-USB：一般用于

4、数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等,USB系统简介,USB系统的组成一个USB系统主要被定义为三个部分USB的互连；USB的设备；USB的主机。USB系统分主从结构，HOST和DEVICE，一个HOST可以接126 个设备；USB设备传输速率低速(1.5M)：Low Speed全速(12M)：Full Speed高速(480M)：High SpeedNEXT,USB系统简介,USB系统的组成USB传输方式：用D+/D-差分方式；USB电缆：USB1.1和USB2.0中没明确说明电缆长度，USB1.0规定低速长：3米，全速长：5米信息包：(最大长度为1024 字节)；令牌包；数据包；握

5、手包。NEXT,USB系统简介,USB系统的组成传输类型：控制传输；块传输；中断传输；同步传输。设备枚举：标准设备请求，类设备请求完成连接USB设备过程，主机发送请求并向设备分配地址，设备向主机发送所请求内容，来完USB 设备配置，然后设备可以使用了。NEXT,USB系统简介,USB系统的组成设备类：(为定位合适的设备驱动程序)1、音频设备类2、通信设备类3、HID 设备类4、显示设备类5、海量存储设备类6、电源设备类7、打印设备类8、集线器设备类NEXT,USB系统简介,USB系统的组成USB的主机在任何USB系统中，只有一个主机。USB和主机系统的接口称作主机控制器；主机控制器可由硬件、固

6、件和软件综合实现的。根集线器是由主机系统整合的，用以提供更多的连接点。USB的设备网络集线器，向USB提供了更多的连接点；功能器件：为系统提供具体功能，如U盘。,USB系统简介,USB系统的协议USB总线属一种轮讯方式的总线，主机控制端口初始化所有的数据传输。每一总线执行动作最多传送三个数据包：令牌包：在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。信息包：在传输开始时，由标志包来标志数据

7、的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送握手包：接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送成功。NEXT,USB系统简介,USB系统的协议两种类型的通道：发送端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型，端口特性（如方向和缓冲区大小）有关。多数通道在USB设备设置完成后即存在。USB中有一个特殊的通道缺省控制通道，它是消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。,Device-S3C44B

8、0,S3C44B0不含USB控制器需要采用并行口与外扩USB控制器接口选用：PDIUSBD12NEXT,Device-S3C44B0,S3C44B0引脚-um_s3c44box.pdf,Device-PDIUSBD12,PDIUSBD12-08.pdf器件特性Complies with the Universal Serial Bus specification Rev.1.1Compliant with most Device Class specificationsHigh-speed(2Mb/s)parallel interface to any external microcontro

9、ller or microprocessorFully autonomous DMA operationIntegrated 320 bytes of multi-configuration FIFO memory,NEXT,Device-PDIUSBD12,器件特性Double buffering scheme for main endpoint increases throughput and eases real-time data transferSoftware controllable connection to the USB busProgrammable clock freq

10、uency outputInternal Power-on reset and low-voltage reset circuitAvailable in SO28 and TSSOP28 pin packages,NEXT,Device-PDIUSBD12,器件特性Higher than 8 kV in-circuit ESD protection lowers cost of extra componentsOperation with dual voltages:3.3 0.3 V or extended 5 V supply range of 4.0 to 5.5 VMultiple

11、interrupt modes to facilitate both bulk and isochronous transfers.http:/周立功,Device-PDIUSBD12,器件封装,NEXT,SO28 and TSSOP28 pin packages,Device-PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,Device-PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,Device-PDIUSBD12,标注符号说明O2:Output with 2 mA driveOD4:Output Open Drain with 4 mA driveOD8:Output Open Drain with 8

12、 mA driveIO2:Input and Output with 2 mA driveO4:Output with 4 mA drive.,Device-PDIUSBD12,引脚定义说明USB总线控制器PDIUSBD12的D+和D-引脚分别串接一个22的电阻和电感，其中电感起到电源滤波的作用；在自供电系统中，当USB电缆断开与主机的连接时D+和D-分别为悬浮状态。在噪声环境下，例如在扫描仪中有许多高电流的元件，D+和D-的状态可能由于感应噪声而发生变化，会误以为是主机产生的恢复信号，从而使PDIUSBD12错误的退出挂起状态，需要将D+接一个1M的下拉电阻，D-接一个1M的上拉电阻。,De

13、vice-PDIUSBD12,引脚定义说明PDIUSBDl2的晶振采用6MHz的普通晶振，经过PDIUSBDl2的内部倍频以后，实际的内部时钟为24MHz。晶振电路使用的电容值是不一样的，一个是22pf，一个是68pf。工作时GL引脚所接的发光二极管将会发光，表示正常工作。,Device-PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路从机接口：带1M 的上拉和下拉电阻和18的电阻,NEXT,Devi

14、ce-PDIUSBD12,推荐电路从机接口,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路主机接口,NEXT,Device-PDIUSBD12,推荐电路主机接口,NEXT,USB设计,表格设计法 课堂练习,USB设计,USB设计-USB Device,MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmfE1lZgnN1RSXg8wLCG8CVQ3XPJMvodPFWcpiYJgZazNSE

15、PNIaklYSu7qSd1UpaxmZDlpN9zW7kljfsLCLi26Yv109ffbnDH8LbUN1G6ACURQ39eG12KHL9tXsZ1jzgoCK8g1kuNOh5eFvcmVT5ZYVQt9zk3rp3qLnf02FovEXxVRxjCcFRNppiJljNiOuk6fONnyX7fyGg7sXZ49BmCN5oy9VesHpKzdjTKwjrkCEQCFDehVmGax3lrOEbw63VscA3YSijtUKoCyiLzAlVRp7l4QgPNHxvJFFDyjUVN3oHlMah0XBd4uTbkfPIhHtw0evPmYOrdhEDoPwvYhzlGplU1AU

16、9mpyiCXH8gpPCBRYjq77VcnbXumNE1yGfyTsbSj89J63kRTKDkKUg3mdS5sJ4X5cQ8dK7oW9IkScssECQdz2O9UTlpRjAFPChjhLdzopQzwxQf8ozdzOhogwAooXpUF83BX4C3jRgjDJiiXEUDMaNz4vQ4n164vspddHvOIVuBBdMA4xp1YhiHk0vOJ8TL1BxogzVlMpmod6ianYGmksQq6NWCEd56hZF4wfaNyZcrGfNxnPiG6ZAxSkfmhJAKtNmCqbRmppeXp8inz4eq3HkWCMSORyMMX522xpHG6basNr6KQfbZsFbHjzyNlJrruLolKFcC84dqfijBO5Dy2NaBcNEBPgQrT12PgpcKx2or2YChN5DPjs80zzdtdAdTKuW4uVv9bbZu3K2SZ2aEhTlIC1UqrIWibkzwHh6p8gLv26zr01mJybfOzFc4T7kQH1IpPwOzMDnAKPLsLrznXGjFNIA9bSWWms6ibKZwQIKrMzalwbFrQJvOP1rPH8rx2KkyYqrtQk5VRwM1HSX,