采用PDIUSBD12的USB接口固件程序開發(fā)

摘要：隨著計算機技術(shù)的更新?lián)Q代，USB接口已經(jīng)成為個人計算機上最重要的外部設備擴展接口，在進行USB外設開發(fā)的過程中需要編寫其固件程序。在此對USB接口固件程序進行了開發(fā)，在Keil C51軟件環(huán)境中，采用C語言開發(fā)。介紹了固件程序的主要功能，給出了固件程序的流程、結(jié)構(gòu)和端點配置，并給出了重點地方的具體程序。該固件編寫采用分層結(jié)構(gòu)簡潔且易于修改和測試，既增加了代碼的可讀性，又增加了程序的通用性和移植性。
關鍵詞：PDIUSBD12；USB；固件程序；分層結(jié)構(gòu)

在設計開發(fā)一個USB外設的時候，開發(fā)者主要需要編寫3部分的程序：固件程序、USB驅(qū)動程序和客戶端應用程序。當把設備連接到主機上(USB連接線插入插孔)時，上位機可以發(fā)現(xiàn)新設備，然后建立連接。因此，編寫固件程序的一個最主要的目的就是讓Windows可以檢測和識別設備。固件程序可以在Keil C51軟件環(huán)境中，用C語言開發(fā)。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，KeilC51軟件提供了大量的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，使用的是全Windows界面，具有方便實用的特點。另外，Keil C51生成的目標代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。因此，本文考慮采用此方法開發(fā)PDIUSBD12芯片的USB固件程序。

1 固件程序主要完成的工作
固件設計的目標就是完成主機與設備之間的命令與數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換，使PDIUSBD12在USB上達到最大的傳輸速率。它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密，包括USB設備的連接、USB協(xié)議、中斷處理等。在系統(tǒng)中，當PDIUSBD12從USB接收到一個數(shù)據(jù)包，就對CPU產(chǎn)生一個中斷請求，CPU立即響應中斷。在ISR(中斷服務程序)中，固件讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)值保存到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，隨后置相應事件的標志位，CPU繼續(xù)前臺程序，檢測事件標志，執(zhí)行完成相應的事件任務。
USB單片機固件程序通常由3部分組成：初始化單片機和所有的外圍電路(包括PDIUSBD12)；主循環(huán)部分：這部分是可中斷的；中斷服務程序，可以中斷執(zhí)行。根據(jù)USB協(xié)議，任何傳輸都是由主機開始的，這樣單片機作它的前臺工作，等待中斷。主機首先要發(fā)令牌包給USB設備(這里是PDIUSBD12)，PDIUSBD12接收到令牌包后就給單片機發(fā)中斷，單片機進入中斷服務程序，首先讀PDIUSBD12的中斷寄存器，判斷USB令牌包的類型，然后執(zhí)行相應的操作，因此，USB單片機程序主要就是中斷服務程序的編寫，在USB單片機程序中要完成對各種令牌包的響應。
單片機與PDIUSBD12的通信主要是靠單片機給PDIUSBD12發(fā)命令和數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。PDIUSBD12的命令字分為3種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字。PDIUSBD12給出了各種命令的代碼和地址，單片機先給PDIUSBD12的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送或讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以將每種命令做成函數(shù)，用函數(shù)實現(xiàn)各個命令，以后直接調(diào)用函數(shù)即可。

2 固件程序的流程及結(jié)構(gòu)
USB設備啟動流程如下：
(1)USB設備接入USB口，發(fā)出連接USB命令；
(2)主機發(fā)出讀設備描述符2次；
(3)主機根據(jù)設備描述符(廠商ID、產(chǎn)品ID)，啟動相應設備驅(qū)動程序；
(4)設備驅(qū)動程序初始化USB設備：
①讀設備描述符；
②讀配置描述符；
③選擇接口、端點(管道)，確定傳輸方式。
在編寫USB的單片機固件程序時，單片機的中斷應設置為電平觸發(fā)，中斷后一定要讀上次傳輸狀態(tài)寄存器(命令40H～45H)，以清除中斷寄存器中的中斷標志，這樣PDIUSBD12的中斷輸出變回為高電平。
PDIUSBD12固件編寫采用分層結(jié)構(gòu)簡潔且易于修改和測試，既增加了代碼的可讀性，又增加了程序的通用性。PDIUSBD12固件的開發(fā)一般都是在周立功單片機公司提供的固件源碼的基礎上做相應的修改。由于該固件采用分層分模塊的結(jié)構(gòu)，在做移植的時候只要修改部分代碼就可以運行于特定的平臺，比較方便。