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(shè)備擴展接口，在進行USB外設(shè)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(guān)鍵詞：PDIUSBD12；USB；固件程序；分層結(jié)構(gòu)

在設(shè)計開發(fā)一個USB外設(shè)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(yīng)用程序。當把設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計的目標就是完成主機與設(shè)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(shè)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(yīng)中斷。在ISR(中斷服務(wù)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(yīng)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(yīng)的事件任務(wù)。
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(wù)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(shè)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(wù)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(yīng)的操作，因此，USB單片機程序主要就是中斷服務(wù)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(yīng)。
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(shè)備啟動流程如下：
(1)USB設(shè)備接入USB口，發(fā)出連接USB命令；
(2)主機發(fā)出讀設(shè)備描述符2次；
(3)主機根據(jù)設(shè)備描述符(廠商ID、產(chǎn)品ID)，啟動相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動程序；
(4)設(shè)備驅(qū)動程序初始化USB設(shè)備：
①讀設(shè)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(yīng)設(shè)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(chǔ)上做相應(yīng)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。