STM32如何实现USB连接.ppt

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1、2009年ST MCU巡回演讲,北京、深圳、上海、台北、青岛、重庆、南京、哈尔滨、武汉、福州、西安,STM32 USB 详解,2,内容一览,USB协议简介STM32互联型产品OTG_FS控制器,3,USB协议特性,USB协议简介USB协议特性STM32互联型产品OTG_FS控制器,4,USB协议特性,简单易用 使用统一制式的电缆和连接插座，支持热插拔。应用广泛 支持从几kbps到几百Mbps的数据带宽，支持同步和异步的传输，支持连接多达127个设备，并支持复合设备。同步带宽 提供保证的带宽和低延迟。使用灵活 支持不同大小的数据包和各种传输速率。鲁棒性佳 多种的错误校验和恢复机制。协同PC产业

2、协议易于实现和整合，并支持热插拔机制。低成本实现 低成本的电缆和连接插座，商品化的实现技术。易于升级 整体结构易于升级，能适应各类新生的应用。,5,USB系统和架构,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构STM32互联型产品OTG_FS控制器,6,USB 拓扑结构,USB 2.0主机,7,USB 系统架构,8,接口,接口,USB 逻辑组成,USB主机,通道,端点,USB设备,接口：用于描述USB设备的某一特定的功能，是一组端点的集合。,应用程序,缓存区,缓存区,缓存区,9,USB 逻辑组成,端点：端点是USB主机和设备之间进行通信的节点。总线访问频率 带宽 端点号 错误处理模式 最大数据

3、包大小 传输类型 方向,应用程序,USB主机,USB设备,接口,端点,缓存区,缓存区,缓存区,通道,10,USB 逻辑组成,通道：USB通道是USB设备上的端点和USB主机上的应用程序之间的连接件，用于在端点和应用程序所申请的缓存区之间交换数据。通道类型：数据流：总是单向的，支持大容量，同步和中断传输。消息：总是双向的，支持控制传输。,USB主机,应用程序,缓存区,缓存区,缓存区,通道,端点,接口,USB设备,11,USB系统和架构,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电STM32互联型产品OTG_FS控制器,12,USB 设备类,监视器类(Monitor)个人保健类(

4、Personal Health Care)电力设备类(Power)物理接口设备类(Physical Interface)打印机设备类(Printer)视频类(Video)测试与测量类(Test&Measurement),音频类(Audio)通信设备类(CDC)设备固件升级类(DFU)人机接口类(HID)智能卡接口设备类(CCID)影像类(Imaging)红外线桥接设备类(IrDA Bridge)大容量存储设备类(Mass Storage),13,USB 供电,按供电类型分：主HUB：直接连接到USB主机控制器，和主机控制器从同一个源取电。向高功耗端口和低功耗端口提供一个单位(100mA)到五个

5、单位的供电。总线供电类HUB：从上游端口的VBUS 取电，为自身功能及其下游端口供电。自供电HUB：从外部电源取电，为自身功能及其下游端口供电。低功耗总线供电设备：从上游端口的VBUS取电，在任何时刻，耗电都不能超过一个单位。高功耗总线供电设备：从上游端口的VBUS取电，在上电时，耗电不能超过一个单位，在配置后，耗电可以达到五个单位。自供电设备：可以从上游端口获得不超过一个单位的电流，其他的耗电需要从外部电源获取。挂起的设备高功耗设备：总耗电不超过2.5mA。低功耗设备：总耗电不超过500uA。,14,USB传输类型,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电USB传输类型

6、STM32互联型产品OTG_FS控制器,15,USB 传输类型,传输类型是一种用于描述端点或通道的特性。当端点和与其相连的通道的传输类型被确定，那么在这个通道上进行的传输的一系列特性也就被唯一确定了，在整个通道的有效期限内这些特性都不能再被修改。USB规范定义了四种传输类型：控制传输：适用于突发性、非周期性的传输，常用于命令和状态的传输。(非周期性传输)同步传输：适用于周期性、持续性的传输，常用于与时间相关的事件、信息的传送，并在传输的数据中保存时间信息。(周期性传输)中断传输：适用于传输频率低、数据量小的传输。(周期性传输)大容量传输：适用于非周期性的、数据是大量并突发的传输,常用于那些需要

7、占据大量带宽，但又容许时延的数据传输。(非周期性传输),16,USB传输类型,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电USB传输类型USB OTG协议STM32互联型产品OTG_FS控制器,17,USB OTG 协议(1/3),OTG设备：USB主机角色+USB设备角色的双重角色设备。通信速率：主机角色：全速通信(高速可选)，设备角色：全速通信(高速/低速可选)。Micro-AB连接器：其中ID接地为A类设备，ID悬空为B类设备。,18,USB OTG 协议(2/3),A类设备：插入Micro-A插头，执行USB主机的角色，向VBUS供电。B类设备：插入Micro-B插头

8、，执行USB设备角色。会话请求协议(SRP)：,19,USB OTG 协议(3/3),主机协商协议(HNP)：B类设备通过HNP协议与A类设备协商，切换USB主机和USB设备的角色。,20,STM32互联型产品OTG_FS控制器,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电USB传输类型USB OTG协议STM32互联型产品OTG_FS控制器OTG_FS控制器特性,21,STM32互联型 OTG_FS控制器特性,符合USB2.0规范和OTG1.3规范。支持全速(12Mbps)和低速(1.5Mbps)两种模式。内置硬件的OTG PHY,支持SRP和HNP协议。OTG_FS可工作

9、在主机模式、设备模式和OTG模式下。提供4个双向端点：支持控制，大容量，中断和同步传输。提供8个主机通道，支持周期性和非周期性的数据传输。提供1.25K字节的专用SRAM和优化高效的FIFO管理机制。提供高级硬件调度器，周期性请求队列和非周期性请求队列，可同时支持高达16个请求。需要外接电源为VBUS供电。AHB使用32位模式存取访问各类寄存器和数据FIFO。SOF在内部连接到TIM2。,22,STM32互联型产品OTG_FS控制器,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电USB传输类型USB OTG协议STM32互联型产品OTG_FS控制器OTG_FS控制器特性OTG_

10、FS控制器不同模式的连接图,23,VBUS,D+,D-,GND,STM32互联型 OTG_FS控制器连接(1/3),STM32互联型OTG_FS控制器：USB设备模式,USBOTG全速控制器,STM32F105/STM32F107,USB全速收发器,D+,USB标准B插座,D-,VBUS,GND,-M3,OTG PHY,连接到USB主机,在设计一个总线供电的设备时，需要外接一个电压变换器。,5V 到 VDD 变换器,VDD,VDD工作范围：2V到3.6V,24,过流输出,STM32互联型 OTG_FS控制器连接(2/3),USBOTG全速控制器,STM32F105/STM32F107,USB标

11、准A插座,-M3,OTG PHY,限制电流的电源模块ST20 x2,使能,GPIO,GPIO+IRQ,VDD,5V,2V-3.6V,如果用户板能提供5V供电，可以使用基本型的电源模块。,STM32互联型OTG_FS控制器：USB主机模式,USB全速/低速收发器,D+,D-,VBUS,GND,25,VBUS,STM32互联型 OTG_FS控制器连接(3/3),STM32互联型OTG_FS控制器：OTG模式,USBOTG全速控制器,STM32F105/STM32F107,USB全速/低速收发器,USBMicro-AB插座,GND,-M3,OTG PHY,限制电流的电源模块ST20 x2,GPIO,

12、GPIO+IRQ,ID,VDD,如果用户板能提供5V供电，可以使用基本型的电源模块。,2V-3.6V,5V,使能,过流输出,D+,D-,26,STM32互联型产品OTG_FS控制器,USB协议简介USB协议特性USB系统和架构USB设备类和供电USB传输类型USB OTG协议STM32互联型产品OTG_FS控制器OTG_FS控制器特性OTG_FS控制器不同模式的连接图OTG_FS软件解决方案和应用实例,27,STM32互联型 OTG_FS控制器软件方案(1/4),ST将提供基于Micrium协议栈的USB OTG开发包：,底层驱动：,ST将提供OTG_FS控制器的底层驱动程序源代码。,演示程序

13、：,ST将以二进制代码的形式，提供针对STM3210CEVAL 开发板的各类USB应用演示程序，以供评估测试:,主机模式：鼠标和键盘(HID类)，U盘(Mass Storage类)，MP3播放器(音频类)，WAV播放器(音频类)。,设备模式：配合板上的SD卡实现U盘(Mass storage类)，USB鼠标(HID类)，虚拟串口(CDC类)。,OTG模式：双重角色设备,用户手册：,28,STM32互联型 OTG_FS控制器软件方案(2/4),ST提供的演示程序基于STM3210C EVAL开发板,串口可用于演示USB模拟串口,LCD用于输出演示程序信息,uSD用于演示大容量存储设备,Micro

14、-AB连接口,按键和操纵杆,29,STM32互联型 OTG_FS控制器软件方案(3/4),ST将提供免费的USB设备类函数库:提供源代码，支持多种USB类Mass storage类HID类DFU类CDC类Audio类,ST提供免费的USB设备类函数库,30,STM32互联型 OTG_FS控制器软件方案(4/4),Micrium 公司将提供：C/USB设备:HID，MSD，CDROM和Audio类C/USB主机：HID，CDC，MSD，Audio，Printer类OHCI,EHCI,UHCIC/USB OTG,其他合作伙伴包括：IAR,Keil,Jungo,Segger,HCC,Micro Digital等公司。,31,STM32互联型 OTG_FS应用实例,32,谢谢!,