基于P89C61x2和ISP1581的USB接口電路的設(shè)計與實現(xiàn)
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主要芯片介紹
本設(shè)計采用控制芯片P89C61x2和接口芯片ISP1581實現(xiàn)USB接口電路的設(shè)計。
P89C61x2包含1024B RAM、64KB Flash存儲器、32個I／O口、3個16位定位／計數(shù)器、6個中斷源-4個中斷優(yōu)先級-嵌套的中斷結(jié)構(gòu)、1個增強型UART、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，器件的靜態(tài)設(shè)計使其具有非常寬的頻率范圍，可選擇1MHz～12MHz的晶體振蕩器。具有兩個軟件可選的節(jié)電模式-空閑模式和掉電模式。
USB接口芯片ISP1581是一種價格低、功能強的USB接口器件，符合USB2．0規(guī)范，并為基于微控制器或微處理器的系統(tǒng)提供了高速USB通信能力；具有7個IN端點，7個OUT端點和1個固定的控制IN／OUT端點；可以通過軟件控制與USB總線的連接；內(nèi)部集成了帶PLL的12MHz晶體振蕩器；可通過內(nèi)部上電復(fù)位、低電壓復(fù)位電路和軟件復(fù)位。
系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)的連接框圖如圖1所示。
ISP1581有兩種工作模式：通用處理器工作模式和斷開總線工作模式。本文的硬件設(shè)計中通過設(shè)置BUS-CONF=0實現(xiàn)斷開總線的工作模式。AD[7：0]為8位的多路復(fù)用地址／數(shù)據(jù)，與單片機的P0口連接；DATA[15：0]為16位的數(shù)據(jù)總線。MODE0接高電平，表示讀或?qū)懶盘柟ぷ髟?051類型；ALE與單片機的ALE相連，實現(xiàn)地址鎖存；RPU為USB D+線的外部上拉電阻連接端，通過一個1．5kΩ電阻與Vcc(3.3v)相連；RREF連接外部偏置電阻，通過一個12．0kΩ電阻同地端相連，使高速收發(fā)器得到一個精確的鏡電源。為了實現(xiàn)良好的EMC特性，所有的電源引腳均連接到由0．01μF和0．1μF電容并聯(lián)后的網(wǎng)絡(luò)中。
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系統(tǒng)的固件設(shè)計
單片機的固件是USB設(shè)備運行的核心。主要包括以下幾個部分：
Kerne1．c：循環(huán)掃描USB事件；啟動設(shè)備和系統(tǒng)的工作；
Isr．c：中斷服務(wù)程序；
Chap9．c．包含標準USB命令，用于在設(shè)備和主機之間建立一個基本連接；
Vendor．c：包含廠商定義命令，處理廠商請求；
Init．c：初始化單片機和ISP1581芯片。
初始化程序主要初始化各種狀態(tài)變量，包括單片機的初始化以及設(shè)置ISP1581寄存器。主要包括地址寄存器、模式寄存器、中斷配置寄存器，中斷使能寄存器以及端點寄存器等。
USB設(shè)備采用控制傳輸完成枚舉，從而判斷出設(shè)備的狀況。
數(shù)據(jù)傳輸過程采用中斷方式，單片機通過讀取中斷寄存器的狀態(tài)判斷中斷源，并進入相應(yīng)的中斷處理程序。ISP1581主要有SETUP中斷、總線掛起中斷以及端點輸入/輸出中斷等，控制端點設(shè)置64B的緩沖區(qū)，每次只能傳輸64B，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量由單片機控制。若傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)大于64B，將先傳輸64B，然后判斷剩下的字節(jié)數(shù)，同時確定是否為空包或短包。如果沒有數(shù)據(jù)傳送到單片機，將發(fā)送一個空包表明數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
固件主要完成設(shè)備初始化、USB協(xié)議標準請求處理以及其它應(yīng)用程序如數(shù)據(jù)交換功能。程序采用C51語言編寫，使用Keil公司的uVision2編譯器進行編譯。
固件的主循環(huán)流程見圖2。
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設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的設(shè)計
USB設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)，可采用Drivel Works和Microsoft公司的2000DDK，并以VC++6．0作為開發(fā)環(huán)境。為了方便用戶開發(fā)USB接口，在DP-1581的開發(fā)包中提供了一個通用驅(qū)動程序，該程序可不加修改，直接使用。在本電路設(shè)計中，采用的是開發(fā)版自帶的驅(qū)動程序。
結(jié)語
本系統(tǒng)將原有的并口改進為USB接口，支持即插即用和熱插拔．經(jīng)實際試驗驗證，本系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，具有一定的實際應(yīng)用價值。
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