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1、通用串行接口(USB)LPC1700系列Cortex-M3微控制器目 录USB简介1组成与结构2USB基础知识3应用案例与操作4总结5USB简介|概述USB是英文Universal Serial BUS的缩写，而其中文简称为“通用串行总 线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应 用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB简介|概述USB是英文Universal Serial BUS的缩写，而其中文简称为“通用串行总 线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应 用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热
2、插拔功能。USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps，向下 1.0/1.1，2000年4月推出。USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps，1996年推出 。 USB 3.0 最大传输速率5.0Gbps, 向下兼容 USB 1.0/1.1/2.0，2009年第二季度推出。USB简介|概述USB是英文Universal Serial BUS的缩写，而其中文简称为“通用串行总 线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应 用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。传统四线结构, 包括Vbus, GND, D+, D-MINI接口，五线 结构
3、，用于支持 OTG功能目 录USB简介1组成与结构2USB基础知识3应用案例与操作4总结3USB简介|USB Device特性LPC1700系列ARM Cortex-M3内部带有USB Device、HOST、OTG控 制器。其中USB Device控制器完全兼容USB2.0全速规范，并支持32个固定 配置的物理端点的传输。USB OTG USB HOST USB Device遵循OHCI 规范完全兼 容全速 USB2.0兼容USB2.0全速规范；运行时，可调整使用的端点；支持32个物理(16个逻辑端点)端点；支持控制、批量、中断和同步端点；支持Softconnect特性和GoodLink特性
4、；允许CPU控制和DMA模式间的动态切换；运行时，可通过软件来选择端点最大包长度；所有非控制端点都可支持8KB SRAM的DMA传输 。USB简介|USB Device内部结构DMA引擎端点缓冲区 访问控制串行 接口 引擎寄存器接口总线主 机接口AHB 总 线USB 差分 数据USB设备控制器 结构框图VBUSCONNECTUSB_D+USB_D-USB_LEDUSB简介|USB HOST特性LPC1700系列ARM Cortex-M3内部具有一个嵌入式USB主机控制器 ，该主机控制器遵循OHCI规范，利用该主机控制器即可以和具有USB从 机控制器的嵌入式设备进行点对点的通信。主机控制器ATX
5、控制 逻辑/端点 复用 总线主 机接口寄存器接口AHB 总 线USB ATXUSB主控制器结构框图USB 端口遵循OHCI规范HCCA寄存器指向中断和同步描述符列表主机控制器具有4个SW驱动程序可见的USB状态OHCI指定了USB主机控制器的操作和接口以及SW驱动程序ControlHeadED和BulkHeadED寄存器指向控制和批量描述列表USB简介|USB OTG特性OTG是On-The-Go的缩写，主要应用于各种不同的设备或移动设备间 的联接，进行数据交换。LPC1700系列ARM Cortex-M3内部具有一个嵌入式USB主机控制器， 该主机控制器遵循OHCI规范。硬件支持主机交换协议
6、（HNP）；完全遵循USB2.0的补充规范:USBOTG V1.0a；包括HNP和SRP（对话请求协议）所需的可编程的定时器；支持任何遵循OTG收发器规范（CEA-2011）V1.0的OTG收发器。目 录USB简介1组成与结构2USB基础知识3应用案例与操作4总结5USB基础知识USB 的四点疑问：USB的描述符及枚举过程2USB数据包结构及分类3USB设备插入检测机制1USB的传输类型4USB基础知识|USB 设备检测USB主机LPC1700VBUSVBUSGNDGNDD+D+ D-D-功能介绍VBUS：主机向外提供5V电源 D+ 、D-：差分数据线 GND：地当D+或者D-接了上拉电阻时，
7、USB主控制器检 测有设备插入虚线表示连接 之间需阻抗匹 配USB基础知识|USB 设备检测USB主机LPC1700VBUSVBUSGNDGNDD+D+ D-D-功能介绍USB低速设备上拉电阻接在D-USB全速设备上拉电阻接在D+DP3V31.5KUSB高速设备上拉电阻先接在D+， 枚举成功后断开DP3V31.5KUSB基础知识USB 的四点疑问：USB的描述符及枚举过程2USB设备插入检测机制1USB基础知识|USB 的描述符USB音频设备一个USB设备通常都包含有设备、配置、接口、端点四个组成部 分。这四个部分是通过描述符来实现各自的功能。设备是指一个客观存在 的实体，通过设备描述符说 明
8、USB设备的总体信息。如 ：USB音频设备。一个USB设备，仅有一 个设备描述符，设备描述符 决定该设备有多少种配置。设备设 备USB基础知识|USB 的描述符USB音频设备一个USB设备通常都包含有设备、配置、接口、端点四个组成部 分。这四个部分是通过描述符来实现各自的功能。配置是指当前设备的属 性。同一时刻只能有一种配 置，配置描述符决定该设备 有多少个接口。USB口实现 音频输入与输 出配置配 置USB基础知识|USB 的描述符USB音频设备一个USB设备通常都包含有设备、配置、接口、端点四个组成部 分。这四个部分是通过描述符来实现各自的功能。接口是代表设备向主机 提供的单一的功能或特性
9、。接口描述符用于说明 USB设备中各个接口的特性 ，如接口所属的设备类及其 子类等。接口描述符决定决 定该接口有多少端点。设备接 口USB基础知识|USB 的描述符一个USB设备通常都包含有设备、配置、接口、端点四个组成部 分。这四个部分是通过描述符来实现各自的功能。端点是USB设备中的实 际物理单元。USB数据传输就是在主 机和USB设备各个端点之间 进行的。端点描述符定义了 该端点的传输类型。Usb 设 备 控 制 器 端点0端点1端点31D+D-设备端 点描述符描述符描述符标准请求标准请求标准请求USB基础知识|USB 的枚举USB定义了一个8字节的标准设备请求，主要用于设备枚举过程 ，
10、枚举是主机从设备读取各种描述符信息，主机根据信息加载合适的 驱动程序，从而实现USB设备的具体功能。USB总线USB基础知识USB 的四点疑问：USB的描述符及枚举过程2USB数据包结构及分类3USB设备插入检测机制1USB基础知识|USB 的包结构USB总线上传输数据是以包为基本单位。一个包是由不同的域组 成的。不同类型的包域也是不一样的。包的种类可分为：令牌类、数 据类、握手类、特殊类。包的共同点同步域 不同的域包标识符PIDEOPUSB基础知识|USB 的包结构USB总线上传输数据是以包为基本单位。一个包是由不同的域组 成的。不同类型的包域也是不一样的。包的种类可分为：令牌类、数 据类、
11、握手类、特殊类。同步域PID11位帧号5位CRC校验EOPSOF令牌包的结构同步域PID7位地址4位端点号5位CRC校验EOPOUT,IN,SETUP令牌包的结构令牌包用于启动一次USB传输USB基础知识|USB 的包结构USB总线上传输数据是以包为基本单位。一个包是由不同的域组 成的。不同类型的包域也是不一样的。包的种类可分为：令牌类、数 据类、握手类、特殊类。同步域PID数据字段，从低到高5位CRC校验EOP数据包传输数据同步域PIDEOP握手包表示传输是否被确认注：非所有的数据传输都需要握手包USB基础知识|USB 的包结构USB总线上传输数据是以包为基本单位。一个包是由不同的域组 成的
12、。不同类型的包域也是不一样的。包的种类可分为：令牌类、数 据类、握手类、特殊类。主机设备一次简单的数据输出OUT令牌包数据包握手包USB基础知识USB 的四点疑问：USB的描述符及枚举过程2USB数据包结构及分类3USB设备插入检测机制1USB的传输类型4USB基础知识|USB 的传输类型USB基础知识|usb 的传输类型任何一个USB设备设备 都必须须支持一个与控制传输传输 相对应对应 的端点0 目 录USB简介1组成与结构2USB基础知识3应用案例与操作4总结5USB应应用案例与操作|案例USB应应用案例与操作|示例源码if (0 != usbDevInit() while(1); usb
13、DevServe(); targetInit(); zyIsrSet(NVIC_USB, (unsigned long)usbDevException, PRIO_FOUR);if (bEPPflags.bits.configuration = 1)目标板初始化引脚初始化初始化USB设备 控制器USB事务处 理函数设置USB中断并使能判断USB是否配置完成pinInit(); USB应应用案例与操作|示例源码扫描按键等待HID设备 枚举成功逻辑 端点1发送坐标保存当前坐标值if(bEPPflags.bits.hid_enumed = 1) ;keyServe();usbDevWriteEndpoint(3, GenEpBuf, 4);GucLastX = GucCurX; GucLastY = GucCurY;目 录USB简介1组成与结构2USB基础知识3应用案例与操作4总结5USB总结应用 程序驱动 程序固件 程序USB 开发过程开发基础开发难点USB总结USB分析仪USB-CAN转换器USBCAN-2A工业级便携式CAN接口卡USBCAN-I单路智能CAN接口卡广州致远公司USB相关产品
