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1、广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）说明书 题 目： USB接口转RS-232接口转换器的设计 系 别： 电控系 专业班级： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲师 年 五 月 二十五 日l摘要通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)从诞生至今已经十多年了。这十多年问，USB在不断完善，并走向成熟。其成本低、速度快、通用性强、可热拔插等诸多优点，得到了诸多厂商的认可。随着USB应用领域的扩大，如何将USB应用在工业领域，实现USB到标准工业接口(如RS232)之间的双向数据通信，成为新的研究课题。USB系统包括USB主机、USB设备和USB互联三部分，
2、其中USB主机是核心，要想实现USB接口到标准工业接口的双向数据通信就离不开USB主机。因此USB主机的开发是本课题研究的关键。 本文研究的目的就是实现USB主机功能，使USB设备和RS232设备通过本系统能够通信；同时本系统也能够实现USB设备功能，将RS232接口设备能够映射成为USB接口设备。 本文以SST公司的8位处理器89E58RDA为核心处理器，沁恒电子有限公司的CH375B作为USB主/从控制芯片，构建了主动/从动USB通信模块。通过对USB协议的认真研究，深入剖析了USB的系统体系、数据通信模型、数据包格式、USB标准描述符。并且对USB大容量存储设备(Mass Storage
3、)类规范进行了仔细的分析，建立了USB与Mass Storage类设备之间的逻辑通信模型；实现了USB接口到RS232接口的双向数据通信。硬件上完成了各模块的原理图；在软件上，完成了系统核心驱动程序、USB主机的通信驱动程序以及设备驱动的设计。本系统硬件设计方案具有成本低、功耗小、U盘识别率高等特点。关键词： Mass storage类；SST89E58RDA；CH375B；RS232Abstract Universal Serial Bus Universal Serial Bus，as USB)from birth has been 1 0 yearsIts low cost，high s
4、peed，high universality,hotpluggable，and many other advantages，have been approved by many manufacturersWith the expansion of USB applications，how to use USB in the industrial field，and the communications between USB interface to standard industry interface(such as RS232)，itS a new studyUSB system，inc
5、luding USB host，USB devices and USB connection，and USB host is the coreIn order to achieve the communications between USB interface and standard industry interface,the most important is the USB hostTherefore USB host is the key in this Papers The purpose of this paper is to realize USB host function
6、s，allowing USB devices and RS232 devices can communicate through this systemAt the salne time，this system Can realize USB device functions The core processor is SST89E58RDA,and the USB master/slave control chip is CH375B which Was produced by QinHeng Electronics Co，LtdThey construct the active/passi
7、ve USB communication systemI carefully studied the system of USB，the USB protocol，the data communications model，the packet format，USB standard descriptors，etcEspecially analyze USB Mass-Storage class，and the logic communication model between USB Mass Storage devicesAchieve the two-way data communica
8、tions between USB to RS232 devicesIn hardware，the design of schematic and PCB has been completedIn software，complete the core drivers of the system，USB host of communication drivers and user softwareAccording to the design，I make a sampleExperiments prove that the system is stabilityThe system is lo
9、w-cost，small power consumption，and flash storage recognition rate Was highKey words： Mass storage；SST89E58RDA；CH375B；RS232目录 第一章 引言1.1 USB/RS-232的应用背景和意义 RS-232 是由美国电子工业联合会(EIA)与BELL等公司以其开发的并于1969年公布的串行通信接口标准，是为远程通讯连接数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）与数据通讯设备DCE（Data Communination Equipment）定义的物理接口。由
10、于制造产商都生产与RS-232兼容的通信设备，而且其接口和通信协议比较简单，通信设备产商开发出了大量的以RS-232为接口的各类产品，因而在计算机串行通信领域采用最为普遍，已经成为微机串行通信接口中广泛采用的一种标准。USB(Universal Serial Bus)通用串行总线是由康柏等七家大厂商共同开发制定的一种新型的外设接口标准，1996年公布了USB1.0版本。USB总线规范推出后，由于USB总线的速度快，用户安装方便等优点对RS-232总线产生了冲击，USB技术和设备在电脑中已经得到较为广泛的应用，现在的台式PC机和笔记本电脑基本上都带有一到两个USB接口，很多计算机外设都采用USB
11、接口，各种带USB接口的芯片以及USB设备也在市场上不断涌现。USB技术已经成为计算机领域发展最快的技术之一。随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对于USB的期望也越来越高，希望USB能应用在各种计算机领域中，尤其是在工业场合中工业接口和USB接口数据通信的实现。常用的工业接口，如RS232，这些接口都是上个世纪七、八十年代设计的。随着USB设备的普及，如何方便的实现RS232接口到USB接口的转换，实现USB到RS232的双向数据通信，就成为当前急需解决的问题。要解决上述问题，首先就需要解决USB主机，因为USB主机是USB系统的核心。在工业场合中，考虑到易用性和成本因素，不可能为每个RS23
12、2接口配置一台电脑实现RS232到USB的转换。这种情况下，USB只能应用在没有PC的领域中，这也正是目前USB的一个弱点。解决这一根本问题的办法就是在嵌入式系统中集成USB主机功能，使之能够和USB设备通信；同时系统还要有RS232模块，使系统成为连接USB和RS232的桥梁。1.2 USB/RS-232国内外应用现状 USB主机的应用在国内外均处于积极研究和发展的阶段。现今已有为数不少的半导体公司提供主动接口芯片，如Cypress、Philips、TI、NS等，市场上也逐步出现具有部分功能的嵌入式主机产品。将主动接口应用于消费类产品，如数码相机直接连接打印机国外己经有所发展。大多数厂家和论
13、坛所能提供的产品或例程多数是基于嵌入式操作系统的，给出的器件类也不尽完善。在国内，主动接口的研究仍然处于起步阶段，仅有很少量嵌入式主机的产品问世。目前已经有人研究了用SL811HS和ISPll61实现的系统，但是他们的研究都存在着识别率不高和系统不稳定的情况。 对于从动接口的开发，国内外的研究起步都很早，现在技术发展的也比较成熟。在工业数据传输场合，有的采用带USB接口的单片机进行开发，还有的采用微处理器外加USB接口芯片的方法。带USB接口的单片机从应用上又可以分成两类，一类是专用于控制的单片机，比如Cypress公司的低、全速系列产品，但由于价格、开发工具以及单片机性能有限等问题，所以一般
14、不选用。另一种增加了USB接口的普通单片机，例如INTEL公司的8X93 1等，选择这类USB控制器的好处在于开发者对系统结构和指令集非常熟悉，开发工具简单，但对于简单系统，价格高是最大的障碍。总体来说，后者的价格是前者价格的近10倍16J。1.3 USB技术的产生和发展 当今PC上使用的绝大多数设备都是基于接口实现的。在USB出现之前，PC上的接口基本上是20世纪七、八十年代设计的。随着计算机技术的迅猛发展，这些接口已经不能满足PC与外设之间不断提高的传输速度、稳定型和易用性。这一现象，已经大大限制了计算机技术的发展，成为计算机功能扩展的桎梏。 为了解决旧接口的缺陷，1994年，Intel，
15、Compaq等七家软硬件全球知名企业为了突破当时PC使用串口和并口传输速度的限制，成立了通用串行总线开发者论坛(USBImplementers Forum，USB IF)，并在1994年11月提出了USB 07版，到了1998年开始出现了支持USB 11的设备，他的高速性(USBl1支持15 Mb/s和12 Mb/s两种速度)。和易用性迅速使之成为PC外设的宠儿u1。为了对抗1394速度的优势(1394可以达到400 Mb/s)，1999年提出了USB 20规范的思想，2000年4月USB IF推出USB 20。USB 20向下兼容11，提供3种速度，最高可以达到480 Mb/s。为了增强USB的可移动性，又于2001年12月发布了USB On-TheGo 10版本协议作为USB20协议的补充USB OTG协议基本符合USB20的规范，所不同的是USB PTG完全抛开了PC，既可以作为Host，也可以作为Sl
