MAX3420E中斷系統(tǒng)
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max3420e可與任何spi主控制器相連，構(gòu)成全速usb外設(shè)器件。盡管由max3420管理底層usb信令，但是需要處理usb事件時，spi主控制器必須參與處理。max3420的int引腳指示有中斷發(fā)生，spi主控制器讀取14個中斷請求位，確定需要服務(wù)的中斷。主要由這些中斷請求(irq)位確定max3420e的工作過程。
注意：spi主控制器可以是微控制器、dsp、asic或者任何具備spi端口的器件，并能提供sclk信號。本文檔使用的術(shù)語“spi主控制器”和“微控制器”含義相同。
max3420e中斷邏輯
圖1所示為max3420e中斷邏輯。陰影部分是可通過spi訪問的寄存器位。
irq位
每一個中斷源都有一個用于鎖存服務(wù)請求的觸發(fā)器。觸發(fā)器的輸出即為irq，它出現(xiàn)在max3420e寄存器中。irq位提供兩種功能：
讀取一個irq位，將返回irq觸發(fā)器的狀態(tài)。
寫入一個“1”至irq位，將清除irq觸發(fā)器，寫入“0”至irq位，不改變觸發(fā)器狀態(tài)。
可以在任意時刻讀取irq位，它反映了irq觸發(fā)器的狀態(tài)。按照上面第2條，寫入1而不是0來清除所選的irq位，這一過程不需要讀-修改-寫周期。舉例說明，假設(shè)max3420e的irq位與普通的寄存器位一樣，寫1置位，寫0清除?，F(xiàn)在，我們想要清除usbirq寄存器的uresirq位。圖2所示為實現(xiàn)該操作的代碼。
由于spi主控制器通過寫1來清除一個max3420e irq位，而寫0不改變其他寄存器位，因此spi主控制器可以直接寫入位屏蔽值來清除uresirq位。所以，圖2中的最后三條語句可以由圖3中的單條語句替代。
ien位14個max3420e中斷的每一個都有相應(yīng)的中斷使能(ien)位。ien位和irq觸發(fā)器輸出進行“與”操作，決定是否向int引腳傳送中斷請求(圖1)。14個irq觸發(fā)器通過門控電路后，進行“或”操作，形成一個內(nèi)部中斷請求信號，傳送至中斷引腳邏輯模塊。
注意，無論ien位的狀態(tài)如何，irq位都指示中斷懸掛狀態(tài)。這樣，即使中斷不觸發(fā)int引腳，固件仍可以檢查該懸掛中斷。如果您的程序需要檢查一個irq寄存器“是否懸掛中斷”，一個簡單的方法是讀取irq和ien寄存器，對它們進行“與”操作，檢查現(xiàn)在指示“等待和被使能的irq”位。零值表示沒有使能的中斷處于懸掛狀態(tài)。
ie位
spi主控制器通過ie位使能或者禁止int引腳。由于該位影響到所有的中斷，因此通常稱之為全局中斷使能。不論irq或者ien位的狀態(tài)如何，當(dāng)ie
= 0時，int引腳無效。
中斷引腳邏輯
兩個寄存器位intlevel (參考下面的討論)和posint控制int引腳的工作方式。在設(shè)置ie = 1之前，應(yīng)先設(shè)置這兩個配置位。
電平模式，intlevel = 1
某些微控制器系統(tǒng)使用低電平有效中斷。采用這種配置時，max3420e采用一個開漏極晶體管驅(qū)動int引腳至地。由于引腳只能驅(qū)動為低電平，因此，需要在int引腳和邏輯電源之間接一個上拉電阻。該模式支持多個芯片的int引腳輸出(每個均為開漏輸出)連接在一起，并使用單個上拉電阻。由于任何一個芯片輸出都可將該引腳拉低，因此這種邏輯有時也稱為“線或”。對于這種類型的系統(tǒng)，設(shè)置intlevel
= 1。
邊沿模式，intlevel = 0 (缺省值)
max3420e int引腳也可以驅(qū)動邊沿有效的中斷系統(tǒng)，此時微控制器在其中斷輸入引腳上檢查0-1或者1-0跳變。這是max3420e的缺省模式，intlevel
= 0。spi主控制器通過第二個posint位設(shè)置邊沿極性。當(dāng)posint = 1時，max3420e為懸掛中斷輸出一個0-1跳變。當(dāng)posint
= 0 (缺省值)時，max3420e為懸掛中斷輸出一個1-0跳變。
在圖1中，請注意以下幾方面:
如果一個irq位置位，而其對應(yīng)的ien位清零，則irq不會影響int輸出引腳。但是，中斷仍處于懸掛狀態(tài)。永遠可以讀取irq位以獲得其狀態(tài)，可向?qū)?yīng)的寄存器位寫1，將irq位清零。
懸掛中斷(irq位是1)的ien位出現(xiàn)0-1跳變時將產(chǎn)生中斷
int引腳可連接至微控制器的中斷系統(tǒng)。此外，微控制器可以輪詢int引腳，以確定max3420e是否有中斷處于懸掛狀態(tài)。最適合輪詢的模式是電平模式(intlevel
= 1)，這是因為在邊沿模式中，int引腳輸出的脈沖可能太窄，微控制器無法探測到(參考下面的討論)。請注意，電平模式需要在int引腳和vl之間連接一個上拉電阻。
int引腳波形
電平模式
圖4所示為電平模式下的max3420e int引腳波形。int引腳靜態(tài)為高電平(上拉至vl)。假設(shè)圖中兩個中斷的ien位置為1，全局ie位置為1，那么將出現(xiàn)以下事件。(下面標(biāo)有字母的條目對應(yīng)圖4中相同字母標(biāo)出的事件。)
發(fā)生一個中斷請求，使max3420e int引腳置低。
spi主控制器完成中斷服務(wù)后，向irq位寫入1，將其清零。int引腳返回至靜態(tài)高電平。(a)和(b)之間的間隔是中斷置位其irq位和spi主控制器清除irq位之間的時間。
產(chǎn)生另一個中斷請求，將int引腳拉低。
當(dāng)?shù)谝粋€中斷請求處于懸掛狀態(tài)時，產(chǎn)生了第二個中斷請求。int電平?jīng)]有變化，因為至少有一個中斷處于懸掛狀態(tài)。(實際上，此刻有兩個中斷處于懸掛狀態(tài)。)
spi主控制器完成一個中斷服務(wù)后，向irq位寫入1，將其清零。由于仍有一個中斷處于懸掛狀態(tài)，int引腳保持低電平。
spi主控制器處理完剩下的中斷請求，向irq位寫入1，將其清零。沒有中斷處于懸掛狀態(tài)，因此int引腳返回至靜態(tài)高電平。
注意：如果一個中斷的irq觸發(fā)器(圖1)置位，則認為該中斷處于懸掛狀態(tài)。
這種邏輯可以很好地處理int引腳輪詢。如果max3420e的任何部分需要服務(wù)，并且其中斷已被使能，那么int引腳變?yōu)榈碗娖?。在微控制器清除最后一個懸掛irq位之前，int引腳一直保持低電平。
邊沿模式
圖5所示為兩種極性邊沿模式下的max3420e int引腳波形，極性由posint位控制。波形與電平模式的相似，但有兩處不同。在兩種條件下，int引腳產(chǎn)生邊沿跳變：
一個irq位變?yōu)橛行顟B(tài)(其irq觸發(fā)器產(chǎn)生0-1跳變)。
處理器清除一個irq位(向其寫入1)，其他irq處于懸掛狀態(tài)。
第二個條件確保還有中斷需要服務(wù)時處理器能夠檢測到邊沿跳變。
除了產(chǎn)生邊沿跳變外，與電平模式一樣，int引腳也具有有效和無效狀態(tài)。int引腳的無效狀態(tài)取決于posint位設(shè)置的邊沿極性。在這點上，邊沿模式與電平模式相似，查看int引腳的狀態(tài)就可以知道是否有中斷處于懸掛狀態(tài)：
在負極性邊沿模式下，如果沒有懸掛中斷，int引腳為高電平；如果有懸掛中斷，則為低電平。
在正極性邊沿模式下，如果沒有懸掛中斷，int引腳為低電平；如果有懸掛中斷，則為高電平。
以下說明解釋了int引腳的有效和無效狀態(tài)。有效狀態(tài)意味著至少有一個中斷處于懸掛狀態(tài)；無效狀態(tài)是指沒有中斷處于懸掛狀態(tài)。假設(shè)中斷已被使能，將出現(xiàn)以下事件。(下面標(biāo)有字母的條目對應(yīng)圖5中相同字母標(biāo)出的事件。)
產(chǎn)生一個中斷請求時，max3420e int引腳出現(xiàn)一個邊沿跳變。邊沿的極性取決于posint位的設(shè)置。由于中斷仍處于懸掛狀態(tài)，int引腳保持其有效狀態(tài)。
spi主控制器完成中斷服務(wù)后，向irq位寫入1，將其清零。max3420e int引腳返回至無效狀態(tài)。圖中(a)和(b)之間的間隔(1)是產(chǎn)生中斷和spi主控制器清除irq位之間的時間。
產(chǎn)生另一個中斷請求時，max3420e int引腳產(chǎn)生一個邊沿跳變，并保持其有效狀態(tài)。
當(dāng)?shù)谝粋€中斷請求處于懸掛狀態(tài)時，又產(chǎn)生了第二個中斷請求。max3420e int引腳必須產(chǎn)生另一個邊沿跳變，因此該引腳在無效和有效狀態(tài)之間產(chǎn)生跳變脈沖，從而提供正確的邊沿極性。在max3420e中，該脈沖的寬度固定為10.67μs。由于還有中斷處于懸掛狀態(tài)，int引腳保持在有效狀態(tài)。
spi主控制器完成一個懸掛中斷服務(wù)后，向其irq位寫入1，將其清除。與第(d)步一樣，int引腳產(chǎn)生另一個邊沿跳變。
spi主控制器處理完剩下的中斷請求，向其irq位寫入1，將其清除。沒有中斷處于懸掛狀態(tài)，因此，int引腳返回至無效狀態(tài)。
中斷寄存器
表1. 陰影部分的max3420e寄存器位控制中斷系統(tǒng)
max3420e具有兩類usb中斷，由表1中陰影部分的寄存器控制。中斷位分為兩類：位于epirq (r11)和epien (r12)寄存器的端點控制，以及位于usbirq
(r13)和usbien (r14)寄存器的usb控制。全局ie位在cpuctl寄存器中。
表2. 14個max3420e中斷源
表2說明了14個中斷控制位，maxq3420e內(nèi)部邏輯何時對它們進行置位，以及spi主控制器怎樣清除它們。
中斷請求位
bav位
三個緩沖區(qū)就緒(bav) irq位指示spi主控制器可以裝入一個in端點fifo。芯片復(fù)位或者in數(shù)據(jù)由端點緩沖區(qū)成功地發(fā)送給主機后，max3420e置位這些irq位。該irq通知spi主控制器緩沖區(qū)可以裝入新數(shù)據(jù)。
圖6所示為in傳輸?shù)目偩€過程，主機從max3420e申請數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)包7145到達前，spi主控制器先將字節(jié)00 00 08裝入端點3-in fifo (ep3infifo)。然后，spi主控制器將數(shù)值3寫入ep3inbc (端點3 in字節(jié)計數(shù))寄存器。寫入字節(jié)計數(shù)寄存器，可完成以下三項功能：
通知max3420e當(dāng)in請求到達時有多少字節(jié)要發(fā)送。
使端點為傳輸數(shù)據(jù)做好準備(而不是非應(yīng)答)。
清除ep3inbav irq位。
max3420e以數(shù)據(jù)包7146響應(yīng)以端點3為地址的in數(shù)據(jù)包。主機發(fā)送應(yīng)答(ack)數(shù)據(jù)包7147，響應(yīng)接收到的無誤碼數(shù)據(jù)。當(dāng)max3420e檢測到主機ack包后，設(shè)置ep3inbav中斷請求位，通知spi主控制器端點fifo可以裝入新數(shù)據(jù)。
如果在spi主控制器準備好端點之前到達in數(shù)據(jù)包，max3420e會響應(yīng)一個nak握手信號(圖7)。nak握手信號通知主機稍后重發(fā)in請求。
如果在in數(shù)據(jù)傳輸至主機過程中出現(xiàn)誤碼，當(dāng)主機重發(fā)in請求時，max3420e自動重發(fā)數(shù)據(jù)(以及相同的數(shù)據(jù)觸發(fā)data0/data1)。只有接收到來自主機的ack握手信號后，max3420e才會置位端點的bav irq位，指示緩沖區(qū)準備好接收新數(shù)據(jù)。
重要提示：與所有的max3420e irq位一樣，也可以通過寫入1來三個清除bav irq位。千萬不要這樣做。相反，應(yīng)采用上面列出的方法：通過寫入in端點的字節(jié)計數(shù)寄存器來清除bav
irq位。這是因為max3420e使用一個in端點的bav中斷請求位作為鎖定機制。該機制確保spi主控制器和max3420e的串行接口引擎(sie)不會同時使用端點緩沖區(qū)。例如，如果清除bav位，然后以兩條單獨指令裝入字節(jié)計數(shù)器，那么當(dāng)您更新字節(jié)計數(shù)寄存器時，可能開始了數(shù)據(jù)包傳輸，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯。
bav irq缺省值
三個bav irq位(見表2 default列中的1)的缺省值為1。這表明，上電或者復(fù)位后spi主控制器將讀取到epirq
= 0x19。如果任何一個對應(yīng)的ien位置位，int引腳將指示中斷處于懸掛狀態(tài)。
雙緩沖端點ep2-in
max3420e ep2-in端點為雙緩沖結(jié)構(gòu)。這表明它有兩組64字節(jié)fifo和字節(jié)計數(shù)寄存器。雙緩沖提高了傳輸帶寬，這是因為在裝入另一個數(shù)據(jù)包之前，spi主控制器不需要等待數(shù)據(jù)包傳輸至主機。采用雙緩沖結(jié)構(gòu)，spi主控制器可以在一個in
fifo向主機傳輸其in數(shù)據(jù)的同時裝入另一個in fifo。當(dāng)您裝載ep2inbc寄存器時，兩個緩沖區(qū)“自動輪換”。這將另一個fifo
(第二組)和字節(jié)計數(shù)寄存器提供給spi主控制器使用。這種雙緩沖機制對固件來說是透明的。
雙緩沖機制使我們能夠觀察到的唯一影響出現(xiàn)在初始化過程中。上電或者芯片復(fù)位時，in2bavirq位置位。一般情況下，初始化程序把數(shù)據(jù)裝入ep2in fifo，然后裝載ep2inbc寄存器，為傳輸做好準備，同時清除了in2bavirq位。這樣做時，您會很奇怪地發(fā)現(xiàn)max3420e立即重新置位in2bavirq位。這表明第二個緩沖區(qū)已經(jīng)準備就緒，允許spi主控制器裝入第二個數(shù)據(jù)包。
dav中斷請求位
out端點的數(shù)據(jù)就緒(dav) irq位指示已經(jīng)從主機接收到了新數(shù)據(jù)。max3420e自動處理總線重試操作，只有當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)無誤碼時，才會產(chǎn)生中斷請求。當(dāng)spi主控制器收到dav中斷請求時，它將讀取端點字節(jié)計數(shù)寄存器，確定有效數(shù)據(jù)的大小。然后spi主控制器從端點的outfifo讀取相應(yīng)數(shù)目的字節(jié)。spi主控制器以向outdav
irq位寫入1的正常方式對其清零。這樣，使端點再次準備好接收下一個out數(shù)據(jù)包。
在圖8中，主機發(fā)送一個out pid和四個字節(jié)的數(shù)據(jù)，max3420e將其傳送至ep1out fifo。當(dāng)max3420e驗證傳送無誤碼后，將更新其ep1outbc寄存器，指示四個字節(jié)，向主機發(fā)送ack包，并置位ep1outdav irq，通知spi主控制器可以提取端點1 fifo內(nèi)已經(jīng)準備好的數(shù)據(jù)。
雙緩沖端點ep1-out
max3420e ep1-out端點為雙緩沖結(jié)構(gòu)，這表明它具有兩組64字節(jié)fifo和字節(jié)計數(shù)寄存器。雙緩沖意味著spi主控制器對out1davirq清零后，如果有另一個主機數(shù)據(jù)包在等待，它可以立即重新置位。
sudav中斷請求位
當(dāng)主機向max3420e發(fā)送一個control傳輸時，max3420e在一個8字節(jié)fifo中存儲8個setup字節(jié)，spi主控制器可從sudfifo寄存器中讀取該數(shù)據(jù)。由于外設(shè)總是從該緩沖區(qū)中接收主機數(shù)據(jù)，sudavirq的作用類似一個out端點fifo，當(dāng)主機來的新數(shù)據(jù)接收完畢后，max3420e置位其sudav
irq。一個setup數(shù)據(jù)包總是包含8個字節(jié)，因此，setup數(shù)據(jù)不需要字節(jié)計數(shù)寄存器。
oscok中斷請求位
當(dāng)max3420e上電、芯片復(fù)位完畢、或者退出關(guān)電狀態(tài)時，需要時間來啟動內(nèi)部振蕩器和pll，以達到穩(wěn)定。振蕩器就緒(oscok)
irq指示max3420e已經(jīng)準備好工作。
圖9所示為實例代碼，采用chipres寄存器位復(fù)位max3420e。由于芯片復(fù)位將停止內(nèi)部振蕩器工作，代碼設(shè)置chipres=0清除復(fù)位信號后，在使用max3420e之前應(yīng)該等待振蕩器穩(wěn)定下來。
rwudn中斷請求位
處于掛起狀態(tài)時，usb外設(shè)可以發(fā)出遠程喚醒(rwu)信號，通知主機恢復(fù)總線工作。usb規(guī)范定義了一個1ms至15ms k-state的遠程喚醒信號。spi主控制器通過設(shè)置遠程喚醒信號(sigrwu)位等于1，來觸發(fā)rwu信號。
當(dāng)spi主控制器置位sigrwu位時，max3420e等待5ms，驅(qū)動k-state 10ms，然后置位遠程喚醒完成中斷請求(rwudnirq)位。5ms延時保證符合另一usb要求：在外設(shè)發(fā)出恢復(fù)信號前，總線必須至少空閑(j-state) 5ms。
圖10所示為發(fā)送遠程喚醒的實例代碼。注意，max3420e實現(xiàn)信號定時，完成后置位irq。max3420e對于所有的定時usb事件均這樣處理，完成時產(chǎn)生一個中斷，因此spi主控制器不需要定時控制信號間隔。圖10中的代碼置位sigrwu位，然后循環(huán)等待rwudnirq置位，以確定持續(xù)10ms信號時間。然后，spi主控制器設(shè)置sigrwu = 0，并清除irq位。一般地，在多任務(wù)spi主控制器中，應(yīng)響應(yīng)rwudnirq中斷請求，而不要浪費時間直接檢查irq位。
接收到rwudnitq中斷后的5ms內(nèi)，spi主控制器應(yīng)關(guān)閉sigrwu位。如果沒有這樣做，max3420e將啟動另一個10ms k-state，重復(fù)這一過程(等待5ms, 然后10ms k-state)，直到sigrwu = 0。在rwu信號處理過程中設(shè)置sigrwu = 0，不會終止rwu信號。
如果spi主控制器設(shè)置sigrwu = 1時max3420e正處于關(guān)電狀態(tài)(pwrdown = 1)，那么max3420e會自動重新啟動振蕩器，等待其達到穩(wěn)定，然后開始發(fā)送rwu信號。在這種情況下，spi主控制器不需要檢查oscok irq。
busact中斷請求位
當(dāng)max23420e探測到在usb數(shù)據(jù)包的開始位置有sync模式時，置位busact irq位。usb總線復(fù)位過程不是總線活動狀態(tài)，因此不會觸發(fā)busack中斷請求。
ures和uresdn中斷請求位
usb主機通過至少保持50ms的單端零(se0)狀態(tài)(d+和d-同時驅(qū)動至低電平)，來復(fù)位外設(shè)。探測到2.5μs的se0狀態(tài)后，max3420e置位usb復(fù)位irq
(uresirq)。然后，當(dāng)主機完成復(fù)位后，max3420e置位usb復(fù)位完成irq (uresdnirq)。
由于spi主控制器需要監(jiān)視usb總線復(fù)位事件，在總線復(fù)位期間，max3420e不會清除uresie、uresdnie或ie中斷使能位。但在總線復(fù)位期間它會清除epien和usbien寄存器中的所有其他中斷使能位。
susp中斷請求位
當(dāng)max3420e探測到總線停止工作3ms (持續(xù)j-state)后，它產(chǎn)生掛起中斷請求(suspirq)。如果使用max3420e的外設(shè)是由總線供電的，它必須進入低功耗狀態(tài)，以最大程度降低從vbus上吸收的電流。在這種情況下，spi主控制器應(yīng)關(guān)斷消耗功率的外設(shè)，然后設(shè)置pwrdown
= 1，使max3420e進入低功耗模式。這樣一來，max3420e振蕩器停止工作，并進入最低功耗狀態(tài)。
需要注意下面兩條編程提示：
清除suspirq位不能阻止3ms后中斷重新產(chǎn)生。總線掛起時，為避免產(chǎn)生重復(fù)的掛起中斷，在總線恢復(fù)工作之前，應(yīng)清除掛起ien位。
內(nèi)部掛起定時器邏輯由max3420e的內(nèi)部振蕩器提供時鐘。因此，如果您將器件置為關(guān)斷模式(設(shè)置pwrdown = 1)，然后試圖向suspirq位寫入1來清除該位，max3420e將不會清除該位。max3420e離不開現(xiàn)在已停止工作的內(nèi)部時鐘。
vbus和novbus中斷請求位
一個自供電外設(shè)可以探測自己是否插入usb接口，利用這些中斷進行上電。內(nèi)部vbus比較器觸發(fā)這些中斷，它比較vbcomp引腳電壓和內(nèi)部基準電壓。它們均為邊沿觸發(fā)，當(dāng)vbus電壓(vbusirq)進行供電或者停止供電(novbusirq)時置位。
總線供電的外設(shè)不需要探測vbus，因為它由vbus供電。這樣，可以釋放vbcomp引腳，用作通用輸入。在這種應(yīng)用中，vbcomp引腳沒有內(nèi)部上拉電阻，因此，應(yīng)在vbcomp引腳和vl之間連接一個上拉電阻。
編程提示
清除ien位
芯片復(fù)位
芯片復(fù)位期間，所有ie位被清除。出現(xiàn)以下情況時，芯片復(fù)位：
vl電源為max3420e供電(上電復(fù)位)。
max3420e res#引腳置低。
spi主控制器設(shè)置chipres = 1。
總線復(fù)位
當(dāng)max3420e探測到一個usb總線復(fù)位(總線暫停3ms)后，除了三個ie位外，其他ie位全部清零。spi主控制器可能需要處理總線復(fù)位中斷，以監(jiān)視總線復(fù)位信號的狀態(tài)。因此，總線復(fù)位不會影響以下ie位：
uresie
uresdnie
ie (全局中斷使能)
由于usb總線復(fù)位清除大部分ie位，當(dāng)總線完成復(fù)位后，控制固件應(yīng)重新使能所需的中斷。
清除bav和dav irq位
請注意，dav irq位以正常的寫1方式進行清除。bav位(用于in端點)的清除方式不同，采用的方法是寫入字節(jié)計數(shù)寄存器。
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