基于AN2131QC USB固件程序設(shè)計(jì)
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關(guān) 鍵 詞:EZ-USBAN2131QC;基本框架;USB接口;固件程序設(shè)計(jì)
隨著USB接口的推出，它正在逐漸成為計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備一種主流接口，所以USB接口的開(kāi)發(fā)也越來(lái)越得到關(guān)注。在其開(kāi)發(fā)中，固件程序的開(kāi)發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它是USB設(shè)備運(yùn)行的核心，響應(yīng)各種USB設(shè)備請(qǐng)求，完成各種數(shù)據(jù)交換工作和事件的處理，直接影響產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸速率。固件程序也是開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)，因此本文介紹其基本框架和其基本的程序設(shè)計(jì)。
1 AN2131QC的主要特點(diǎn)
AN2131QC是基于USB 1.1的外設(shè)通訊控制芯片
主要特點(diǎn)：
(1)4時(shí)鐘周期的8051內(nèi)核；
(2)2個(gè)快速存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)發(fā)送指針；
(3)多個(gè)USB數(shù)據(jù)傳輸中斷；
(4)8 kB內(nèi)部RAM，支持外部存儲(chǔ)器；
(5)軟配置，方便固件程序升級(jí)；
(6)32個(gè)輸入輸出管道，支持1024B的同步數(shù)據(jù)傳輸。
2 AN2131QC的數(shù)據(jù)傳輸方式
USB總線的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)管道來(lái)完成的，當(dāng)外圍設(shè)備接到總線上時(shí)，地址是由主機(jī)隨機(jī)分配的，信息的交換通過(guò)4種方式實(shí)現(xiàn)。
(1)控制傳輸
主要作用是建立主機(jī)和USB外設(shè)之間的聯(lián)系管道和USB外設(shè)的狀態(tài)反映，不能用于傳輸信息數(shù)據(jù)。AN2131QC的端點(diǎn)O用于控制傳輸。
(2)批量傳輸
主要用于傳輸長(zhǎng)度不大于64個(gè)字節(jié)，而且需要周期性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊，具有錯(cuò)誤重發(fā)功能，可以動(dòng)態(tài)地利用可獲得的USB總線帶寬。
(3)中斷傳輸
對(duì)于一個(gè)規(guī)定的時(shí)間里傳輸一個(gè)中等數(shù)量的數(shù)據(jù)是很有用，因?yàn)樗鼘⒈ＷC主機(jī)在最短的延遲里響應(yīng)或發(fā)送數(shù)據(jù)。
(4)同步傳輸
可以1次傳輸長(zhǎng)度不超過(guò)1 024 B的數(shù)據(jù)塊，主要用于傳輸大批量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如音頻數(shù)據(jù)，不支持錯(cuò)誤重發(fā)。
3 框架函數(shù)
框架函數(shù)一般都提供有交互的掛鉤，可以用來(lái)方便用戶添加完成特定的功能代碼。所謂函數(shù)掛鉤，就是應(yīng)用程序之間的橋梁，就好比用鉤子在應(yīng)用程序之間建立聯(lián)系。函數(shù)掛鉤非常簡(jiǎn)單，其所能完成的功能也非常有限，但可以根據(jù)實(shí)際需要向函數(shù)中添加代碼，以實(shí)現(xiàn)特定的功能?？蚣芎瘮?shù)分為3類：任務(wù)分配、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求和USB中斷處理。
3.1 任務(wù)分配
(1)D_Init( )
該函數(shù)可在框架初始化期間被調(diào)用。在設(shè)備重枚舉和任務(wù)調(diào)度啟用前調(diào)用該函數(shù)，可用于初始化用戶的全局狀態(tài)變量。在該函數(shù)中，用戶可設(shè)置整體狀態(tài)變量的初始值，并可規(guī)定各種端點(diǎn)資源的使用(包括中斷)以及配置外圍接口的輸入／輸出等。
(2)TD_Poll( )
在設(shè)備工作期間，該函數(shù)可被重復(fù)調(diào)用。它包含一個(gè)執(zhí)行外設(shè)功能的狀態(tài)機(jī)。該函數(shù)在高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處理完成后便可返回。然而，如果不能從該函數(shù)中返回，則，框架將不能響應(yīng)設(shè)備請(qǐng)求和USB掛起事件。如果某項(xiàng)任務(wù)需要大量的處理時(shí)間，則應(yīng)將該任務(wù)分為若干小任務(wù)，并通過(guò)對(duì)該函數(shù)的多次調(diào)用來(lái)分批處理。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/353730.htm(3)TD_Suspend( )
該函數(shù)可在框架進(jìn)入掛起狀態(tài)之前被調(diào)用。函數(shù)中應(yīng)該包括使設(shè)備進(jìn)入低功耗狀態(tài)的程序，然后返回TRUE。當(dāng)然，可以讓該函數(shù)返回FALSE，以阻止設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)。
(4)TD_Resume( )
該函數(shù)可在設(shè)備被外部喚醒事件喚醒且框架程序恢復(fù)處理后被調(diào)用。此時(shí)，設(shè)備將恢復(fù)到正常的操作方式。
3.2 設(shè)備請(qǐng)求
設(shè)備請(qǐng)求函數(shù)一般具有如下形式：
該函數(shù)主要對(duì)來(lái)自主機(jī)的命令及請(qǐng)求進(jìn)行處理(如分析描述符表)，以確定新的配置接口和端點(diǎn)。
3.3 USB中斷
由于在固件程序中提供有中斷服務(wù)例程接口，因此，開(kāi)發(fā)者只要在需要處理的中斷服務(wù)例程接口中加入自己編寫的中斷服務(wù)代碼，即可完成對(duì)相應(yīng)中斷請(qǐng)求的服務(wù)。這些中斷服務(wù)例程接口函數(shù)的形式為：
4 固件程序
4.1 固件的定義
載有在用戶環(huán)境中不能加以改變的計(jì)算機(jī)程序及數(shù)據(jù)的器件。包含在固件中的計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)歸類為軟件；載有計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)的電路歸類為硬件。固件程序就是硬件中的軟件部分，通過(guò)執(zhí)行該軟件可以實(shí)現(xiàn)特定的硬件功能。通常的固件程序是將一段程序存儲(chǔ)在ROM上，設(shè)備啟動(dòng)之后自動(dòng)引導(dǎo)配置特定的芯片，使之完成特定的功能。
4.2 固件程序設(shè)計(jì)
Cypress公司提供EZ-USB固件程序框架，用于加速開(kāi)發(fā)基于EZ-USB芯片的外設(shè)。固件程序采用Keil C編寫，主要包括2個(gè)文件，一個(gè)是任務(wù)調(diào)度和設(shè)備請(qǐng)求分析程序fw.c，其中包含了固件執(zhí)行的入口，一般不用修改；一個(gè)是USB外設(shè)功能程序periph.c，包括用戶初始化函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求函數(shù)、完成外設(shè)功能的USB中斷處理函數(shù)。用戶只需提供設(shè)備描述符表并鏈接進(jìn)來(lái)，再編寫完成外設(shè)功能的代碼，就可以開(kāi)發(fā)出一個(gè)功能完善的USB外設(shè)。例如要使用AN2131QC的塊輸入端點(diǎn)2完成快速讀操作，其固件編寫步驟如下：
(1)按照USB描述符表樣例Dser.a51中的格式，按順序依次修改設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符。
(2)修改periph.c程序中初始化函數(shù)TD_Init()，進(jìn)行端點(diǎn)使能與中斷允許設(shè)置。
void TD_Init(void)
{
IN2VAL=bmEP2; // 使輸入端點(diǎn)2有效
IN2IEN=bmEP2; ///使能端點(diǎn)中斷
USBBAV=bmAVEN; //使能自動(dòng)向量
EA=1; //使能8051中斷
Rwuen=TRUE; //使能遠(yuǎn)程喚醒
}
(3)修改periph.c中的塊輸入端點(diǎn)2的中斷函數(shù)ISR_Ep2 in()，填加用戶功能代碼，完成塊讀傳輸。
在KeilμVision2下調(diào)試，即可生成bulk.HEX。
5 結(jié) 語(yǔ)
當(dāng)前，USB設(shè)備的開(kāi)發(fā)已成為熱點(diǎn)，縮短研發(fā)周期、提高開(kāi)發(fā)效率是開(kāi)發(fā)者追求的目標(biāo)。選擇EZ-USB芯片，利用EZ-USB程序框架，可以大大加快USB設(shè)備固件程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
評(píng)論