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1、嵌入式系统接口设计与应用,USB设计 本课程的主要内容,主要内容,USB接口结构 USB系统简介 Device-S3C44B0 Device-PDIUSBD12 USB设计,USB接口结构,USB（Universal Serial Bus） S3C44B0内不含USB控制器。 因此，需要外扩USB控制器。 常用USB控制器：PDIUSBD12，USBN9603，CH371，CH375、CY7C68013,MPU S3C44B0,USB 接口,USB控制器 PDIUSBD12,DB/AB/CB,USB BUS,USB系统简介,USB系统的特点 USB=Universal Serial Bus，最
2、多可连接127台外设，由于USB支持热插拔，即插即用的优点，所以USB接口已经成为计算机的标准接口。 USB有两个规范：USB1.1和USB2.0。目前USB2.0已经普及，只有在容量小、对速度要求不高的产品中才会使用USB1.1接口，影碟机基本都使用USB2.0接口。 USB传输徐率：USB1.1的最高数据传输率为12Mbps，USB2.0则提高到480Mbps。 USB1.1和USB2.0物理接口完全一致，数据传输率完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。,USB系统简介,USB系统的特点 USB可以通过连接线为设备提供最高5V，500mA的电力。 如果USB相关产品标注为U
3、SB 2.0 Full Speed，则是USB 1.1；如果标注为USB 2.0 High Speed，才是真正的USB 2.0。 USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mbps，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题。,USB系统简介,USB系统的特点 USB接口有3种类型： - Type A：一般用于PC - Type B：
4、一般用于USB设备 - Mini-USB：一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等,USB系统简介,USB系统的组成 一个USB系统主要被定义为三个部分 USB的互连； USB的设备； USB的主机。 USB系统分主从结构，HOST和DEVICE，一个HOST可以接126 个设备； USB设备传输速率 低速(1.5M)：Low Speed 全速(12M)： Full Speed 高速(480M)：High Speed NEXT,USB系统简介,USB系统的组成 USB传输方式：用D+/D-差分方式； USB电缆：USB1.1和USB2.0中没明确说明电缆长度，USB1.0规定低速长
5、：3米，全速长：5米 信息包：(最大长度为1024 字节)； 令牌包； 数据包； 握手包。 NEXT,USB系统简介,USB系统的组成 传输类型： 控制传输； 块传输； 中断传输； 同步传输。 设备枚举：标准设备请求，类设备请求 完成连接USB设备过程，主机发送请求并向设备分配地址，设备向主机发送所请求内容，来完USB 设备配置，然后设备可以使用了。 NEXT,USB系统简介,USB系统的组成 设备类：(为定位合适的设备驱动程序) 1、音频设备类 2、通信设备类 3、HID 设备类 4、显示设备类 5、海量存储设备类 6、电源设备类 7、打印设备类 8、集线器设备类 NEXT,USB系统简介,
6、USB系统的组成 USB的主机 在任何USB系统中，只有一个主机。USB和主机系统的接口称作主机控制器；主机控制器可由硬件、固件和软件综合实现的。根集线器是由主机系统整合的，用以提供更多的连接点。 USB的设备 网络集线器，向USB提供了更多的连接点； 功能器件：为系统提供具体功能，如U盘。,USB系统简介,USB系统的协议 USB总线属一种轮讯方式的总线，主机控制端口初始化所有的数据传输。 每一总线执行动作最多传送三个数据包： 令牌包：在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。US
7、B设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。 信息包：在传输开始时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送 握手包：接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送成功。 NEXT,USB系统简介,USB系统的协议 两种类型的通道： 发送端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。 流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型，端口特性（如方向和缓冲区大小）有关。多数通道在USB设备设置完成后即存在。 U
8、SB中有一个特殊的通道缺省控制通道，它是消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。,Device- S3C44B0,S3C44B0不含USB控制器 需要采用并行口与外扩USB控制器接口 选用：PDIUSBD12 NEXT,Device-S3C44B0,S3C44B0引脚- um_s3c44box.pdf,Device- PDIUSBD12,PDIUSBD12-08.pdf 器件特性 Complies with the Universal Serial Bus specification Rev. 1.1 Compliant with most Devi
9、ce Class specifications High-speed (2Mb/s) parallel interface to any external microcontroller or microprocessor Fully autonomous DMA operation Integrated 320 bytes of multi-configuration FIFO memory,NEXT,Device- PDIUSBD12,器件特性 Double buffering scheme for main endpoint increases throughput and eases
10、real-time data transfer Software controllable connection to the USB bus Programmable clock frequency output Internal Power-on reset and low-voltage reset circuit Available in SO28 and TSSOP28 pin packages,NEXT,Device- PDIUSBD12,器件特性 Higher than 8 kV in-circuit ESD protection lowers cost of extra com
11、ponents Operation with dual voltages: 3.3 0.3 V or extended 5 V supply range of 4.0 to 5.5 V Multiple interrupt modes to facilitate both bulk and isochronous transfers. 周立功,Device- PDIUSBD12,器件封装,NEXT,SO28 and TSSOP28 pin packages,Device- PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,Device- PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,Device- PDIUS
12、BD12,标注符号说明 O2: Output with 2 mA drive OD4: Output Open Drain with 4 mA drive OD8: Output Open Drain with 8 mA drive IO2: Input and Output with 2 mA drive O4: Output with 4 mA drive.,Device- PDIUSBD12,引脚定义说明 USB总线控制器PDIUSBD12的D+和D-引脚分别串接一个22的电阻和电感，其中电感起到电源滤波的作用； 在自供电系统中，当USB电缆断开与主机的连接时D+和D-分别为悬浮状态。在
13、噪声环境下，例如在扫描仪中有许多高电流的元件，D+和D-的状态可能由于感应噪声而发生变化，会误以为是主机产生的恢复信号，从而使PDIUSBD12错误的退出挂起状态，需要将D+接一个1M的下拉电阻，D-接一个1M的上拉电阻。,Device- PDIUSBD12,引脚定义说明 PDIUSBDl2的晶振采用6MHz的普通晶振，经过PDIUSBDl2的内部倍频以后，实际的内部时钟为24MHz。晶振电路使用的电容值是不一样的，一个是22pf，一个是68pf。工作时GL引脚所接的发光二极管将会发光，表示正常工作。,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路 从机接口：带1M 的上拉和下拉电阻和18的电阻,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路 从机接口,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路 主机接口,NEXT,Device- PDIUSBD12,推荐电路 主机接口,NEXT,USB设计,表格设计法 课堂练习,USB设计,USB设计-USB Device,
