基于USB接口的PPT远程控制系统的设计

1、大连海事大学装订线毕 业 论 文二一四年六月基于USB接口的PPT远程控制系统的设计 专业班级： 通信工程1班姓 名： 胡宇翔 指导教师： 李作洲 信息科学技术学院摘 要PPT遥控器是一款用USB来控制计算机播放PPT的小应用。在日常生活中适应于教师和管理员们演示PPT，帮助他们摆脱线绳的束绊。本论文设计了一个基于51单片机的外接USB接口芯片PDIUSBD12的幻灯片无线遥控器。无线通信产品一直朝着低成本、低消耗功率、小体积等趋势向前发展。本设计由无线发射手柄部分和无线接收部分构成。在设计中各方面都尽可能的考虑了用户使用的方便简捷和携带方便，采用了大量方便用户使用的设计结构，如：使用射频信号

2、来传播遥控信号，减少使用方向性的影响；系统采用最近流行的USB接口设计，大大简化了设备的安装；设计了合理的状态显示指示灯，方便用户对设备工作状态的了解；等等。作为一款基于USB接口的微型设备，低功耗和低成本是设计的两大要点。本论文在设计的每一个模块中都认真地研究和讨论了这些问题，最终使整个系统的功耗和成本控制在较低的水平之上。关键词：PPT遥控器；51单片机；USB接口IVAbstractThe PPT controller, considering in this thesis, is an operating handle used to control PPT through USB i

3、nterface. Users such as teachers and administrators can send operate instruction by wireless control and free from keyboard operating. According to the reasons mentioned above, we design a controller, called remote controller, based on 51 single chip microcomputer and external USB interface chip PDI

4、USBD12. Wireless communication products take advantages on low cost, low power consumption and small volume, so they embody the development trend. The system consists of a wireless transmitting handle part and a wireless receiving part. In the design of all aspects, the convenience and portability a

5、re considered as far as possible, such as designing the handle structure; using radio-frequency signal to spread the remote control instructions; reducing the impact of the use of directional; using the popular USB interface, which is greatly simplify the equipment installation; designing a reasonab

6、le state indicator lamp, which is convenient for user to understand the status of equipment. As a micro device based on USB interface, low-power-consumption and low-cost are two essentials of the design. In this thesis, each module design is studied and discussed on these questions, in order to redu

7、ce power consumption and cost to a lower level.Keywords: PPT remote control, 51 single chip microcomputer,USB interface目 录第1章绪 论11.1 论文研究主要内容11.2 国内外现状11.3应用前景2第2章系统分析32.1 USB总线简介32.2 USB技术指标32.3 USB系统构成4第3章系统硬件设计63.1构架概述63.2 STC89C52单片机简介63.2.1单片机发展概况及发展方向63.2.2单片机特点及结构73.2.3复位电路设计83.2.4时钟电路设计93.3

8、USB接口芯片设计103.3.1USB接口芯片简介103.3.2USB接口芯片端点描述123.3.3USB接口芯片引脚配置143.4 射频遥控器设计17第4章系统软件设计214.1USB接口软件实现214.1.1USB接口芯片工作流程图224.1.2USB接口芯片驱动234.1.3USB设备描述符254.2射频信号接收部分软件设计274.2.1按键处理流程284.2.2按键检测代码28第5章 系统测试305.1电路板实物305.2实物测试30结论34参 考 文 献35致 谢36附录137基于USB接口的PPT远程控制系统的设计基于USB接口的PPT远程控制系统的设计第1章绪 论现在的老师们上课

9、，都非常注意与学生的沟通交流。他们愿意走到教室中间，近距离和学生交流。这样学生感觉亲近，听课更认真，教学的效果一下子提高了很多。但老师离开了讲台，就没有办法控制电脑进行PowerPoint翻页了。到翻页的时候，必须重新回到讲台上。上下来回跑，非常不便，老师们因此就不愿意走下讲台了。有的老师为解决这个问题，就找学生来帮忙翻页，结果学生又会经常和老师的要求不同步，每次找学生，也麻烦。有什么办法可以解决这个遥控翻页的问题呢？无线PPT遥控器就应运而生了，上课前，只需要把接收器插到电脑的USB口上，老师就可以手拿遥控器遥控翻页了。无线PPT遥控器的使用要求主要有两点：1使用简单方便；2小巧玲珑，携带方

10、便。由于功能简单，不需要复杂的控制和管理系统，应用现有的市面上的集成电路芯片很容易实现幻灯片的放映、结束、上下翻页控制等功能，能完成基本的幻灯片控制功能。1.1 论文研究主要内容PPT无线遥控器结合无线技术和电脑USB技术，来控制电脑进行翻页，功能上相当于电脑遥控器。产品包含一个发射器、一个接收器。接收器类似配有USB接口，当插在电脑的USB口上时，电脑会自动安装相应的驱动。此时按发射器上的按键，即可实现无线控制电脑。PPT无线遥控器可以把演示者从电脑旁边彻底解放出来，使用者不必一直守在计算机旁边。当在教学、演示、报告和演讲时，只需轻按上翻页和下翻页键，就可以将电子文稿翻到您要演示的页面。射频

11、类的PPT无线遥控器没有方向性，可以上下左右360度控制电脑。无论在教室、演讲厅的一个角落，还是在会议室的后面做现场互动，只需轻轻一按遥控激光笔上下翻页键，想要的画面就会自动出现在屏幕上。再也不需要静坐在讲台前操作电脑，同时也省去了走回讲台更换页面的辛苦。真正无线点击，获得无限精彩！ 1.2 国内外现状PPT无线遥控器在国内的兴起，已经有三年多的时间了。在北京、上海、广州这样的经济发达城市，大量的商务人士和老师已经把PPT无线遥控器当成了随身必备的工具。像上海诺为这样的专业遥控激光笔厂家，已经把产品型号做到了十几种。PPT无线遥控器的名称有很多，不同的名称强调的侧重点是不一样的。有人叫遥控激光

12、笔，是因为它可以遥控电脑；有人叫翻页激光笔，是因为它可以在演示的时候进行翻页；有人叫PPT翻页笔，是指这个产品主要用在控制PPT翻页的场合。还有人叫它遥控电子教鞭，是因为它的英文名为：Laser pointer with remote control，意思是带遥控功能的激光教鞭。相应的，镭射翻页笔的名称是来自有人把激光笔翻译成镭射笔。在台湾，把做演示说成做简报，这个产品因此被叫作无线简报器。 和中国人一样，老外对同一个产品也有不同的叫法。在英语中，除了前面提到的：Laser pointer with remote control外，也有人把这个产品叫：Wireless Presenter，翻译

13、过来就是无线演示器。微软就是这样叫的，并且生产两款这样的产品，其中一款已经停产。罗技也有一款类似的产品，叫无线演示控制器，在名称上突出了控制功能。上海诺为是这种产品的专业供应商之一，有一个产品系列叫T系列，名称叫无线多功能演示器，是因为产品的功能比较多，在微软的产品名称基础上突出了诺为产品的多功能性。当然，诺为的其它产品大多叫翻页激光笔或者遥控激光笔，则是因为翻页激光笔和遥控激光笔比较通俗易懂。 PPT无线遥控器是专门为计算机及多媒体投影机设计的一款新型电子产品。这种产品在欧美等发达国家的使用已经非常普遍。在国内的兴起也非常迅速，自2005年以后逐渐为越来越多的人们所了解。 1.3应用前景PP

14、T无线遥控器是广大教师、培训师、专家、学者、教授、演讲人员及移动商务人的贴心好助手，同时也是很好的商务馈赠电子礼品。激光电子教鞭可在学校、科研院所、政府机构、智力密集型企业、培训中心、医院、酒店、展览、投标、商务交流等场合使用；同时无线激光笔也是投影机、笔记本电脑的必备附件和最佳促销赠品。像上海诺为这样的专业厂家，可根据用户的需要提供个性化的LOGO定制服务。把自己公司的Logo印在无线激光翻页笔产品表面上，再做成礼盒包装用来送人，实在是个很不错的主意。 使用者在讲演到关键或重要内容时，再也不需要亲自走到投影屏幕前用手与其“零距离接触了”，可以直接用激光点指示重点内容。彻底解除传统鼠标和键盘需

15、要在电脑旁边操作的不便性，解决使用者不能离开讲台演说的束缚。使演讲都可以近距离和听众沟通、交流，而不失去对电脑的控制。能适应当前多媒体演讲演示需要，最大限度地提高使用人员的演讲效果，提高用户现代信息化演讲工具使用水平与工作效率。 31第2章系统分析2.1 USB总线简介USB是一种支持在USB主机和USB设备之间进行串行数据传输的通信协议。主机作为总线的主叫方，采用两种信令模式：全速模式12Mb/s和低速模式1.5Mb/s。USB使用四种数据传输方式：控制传输（control）、中断传输（interrupt）、批量传输（bulk）及等时传输（isochronous）。Intel公司开发的通用串

16、行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑：（1）计算机与电话之间的连接显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基本的应用。机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络。然而，由于目前产业间的相互独立发展，尚未建立统一标准，而USB则可以广泛的连接计算机和电话。（2）易用性众所周知，PC机的改装是极不灵活的。对用户友好的图形化接口和一些软硬件机制的结合，加上新一代总线结构使得计算机的冲突大量减少，且易于改装。但以终端用户的眼光来看，PC机的输入/输出，如串行/并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口等，均还没有达到即插即用的特性，USB正是在这种情况下问世的。（3）端口扩充外围设备

17、的添加总是被相当有限的端口数目限制着。缺少一个双向、价廉、与外设连接的中低速的总线，限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配器、扫描仪、键盘、PDA)的开发。现有的连接只可对极少设备进行优化，对于PC机的新的功能部件的添加需定义一个新的接口来满足上述需要，USB就应运而生。它是快速、双向、同步、动态连接且价格低廉的串行接口，可以满足PC机发展的现在和未来的需要。软件代码主要存储在单片机中，通过单片机中的软件代码运行，及各个管脚的控制外围辅助电路的运行以实现系统的功能。复位电路是保证系统安全运行的基础，由于单片机的运行环境无法确定，无法保证单片机在长时间的运行过程中能够一直保证系统的稳定

18、性，复位电路就是在单片机无法正常运行后，软复位无法进行复位的情况下，能够保证系统能够重新启动。时钟电路主要是需要为系统提供时钟信号。2.2 USB技术指标USB最大的特点是支持热插拔（Hot plug）和即插即用 (Plug&Play)。当设备插入时，主机枚举（enumerate）此设备并加载所需的驱动程序，因此使用远比PCI和ISA总线方便 。目前USB支持3种数据信号速率，USB设备应该在其外壳或者有时是自身上正确标明其使用的速率。（1）1.5 Mbit/s (183 KByte/s) 的低速速率，主要用于人机接口设备（Human Interface Devices ，HID）例如

19、键盘、鼠标、游戏杆。（2）12 Mbit/s (1.4 MByte/s)的全速速率，在USB 2.0之前是曾经是最高速率，后起的更高速率的高速接口应该兼容全速速率。多个全速设备间可以按照先到先得法则划分带宽，使用多个等时设备时会超过带宽上限也并不罕见。所有的USB Hub都支持全速速率。（3）480 Mbit/s (57 MByte/s)的高速速率。并非所有的USB 2.0设备都是高速的。高速设备插入全速hub时应该与全速兼容，而高速hub具有所谓Transaction Translator(事务翻译器)功能，能够隔离全速、低速设备与高速之间数据流，但是不会影响供电和串联深度。2.3 USB系

20、统构成USB系统主要由三部分组成，即宿主（host），USB设备（device）和USB连接。（1）USB宿主USB宿主（host）是一个带有USB主控制器的PC机或者嵌入式系统，在USB系统中只有一个宿主，它是USB系统的主控者。USB宿主主要用于产生并且管理控制信号和数据流，检测并处理总线上的各种活动的状态，并为总线上的USB设备提供能源。USB宿主存在于主机系统中，它包括硬件，软件部分。其中，硬件部分指的是USB宿主控制器，一般集成在主板上，受USB系统软件的控制。软件部分分为三部分，分别是：USB设备驱动程序（USB Device Drivers）通过I/O请求包发出给USB设备的请求

21、，而这些I/O请求包则完成对目标设备传输的设置。USB驱动程序（USB Driver）在设备设置时读取描述寄存器以获取USB设备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织数据传输。主控制器驱动程序（Host Controller Driver）完成对USB交换的调度，并通过根集线器或其它的集线器完成对交换的初始化。（2）USB设备USB设备用于完成特定的功能，它具有极强的扩充性，能以一种星型+级联的方式连接起来，USB宿主可以根据USB设备的动态增减，对其进行动态配置。USB设备是实现某种具体功能的硬件设备，如键盘，鼠标和摄像头等。USB功能器件作为USB外设，它必须保持和USB协议的完全兼容，

22、并可以响应标准的USB操作。同样，用于表明自己身份的“BIOS”系统对于USB外设也是必不可少的，这在USB外设上被称为协议层。在物理机制上，一个USB外设可以由四部分构成：用于实现和USB协议兼容的SIE部分。用于内存特征字，存储实现外设特殊功能程序及厂家信息的协议ROM部分。用于实现外设功能的传感器及对资料进行简单处理的DSP（Digital signal processor）部分。将外设连接到主机或USB Hub的接口部分。根据传输率的不同，USB功能器件被分为高速和低速两种。低速外设的标准传输率为1.5Mbps，而高速外设的标准传输率为12Mbps。例如鼠标，键盘等交互式设备就是低速设

23、备运行，而打印机，扫描仪就使用全速设备模式运行。（3）USB连接（数据流）USB连接实际上是指USB器件和USB主机连接并进行通信的方法，它可以将存在于USB主机和USB设备之间的USB数据传输模型描述为一个管道（pipe），管道只是一个逻辑上的概念。USB系统软件通过缺省管道(与端点0相对应)管理设备，设备驱动程序通过其它的管道来管理设备。实际的数据传输过程是：设备驱动程序通过对USBD接口(USB driver interface)的调用发出输入输出请求(IRP I/O Request Packet)， USB驱动程序接到请求后调用HCD接口(host controller driver

24、interface)将IRP转化为USB的传输(transfer)，一个IRP可以包含一个或多个USB传输，然后HCD将USB传输分解为总线操作(transaction)，由主控制器以包(packet)的形式发出。需要注意的是所有的数据传输都是由主机开始的，任何外设都无权开始一个传输。IRP是由操作系统定义的，而USB传输与总线操作是USB规范定义的。USB总线将1ms定义为一帧，每帧以一个SOF包为起始，在这1ms里USB进行一系列的总线操作，引入帧的概念主要是为了支持与时间有关的总线操作。为了满足不同外设和用户的要求USB提供了四种传输方式：控制传输，同步传输，中断传输，批传输。它们在数据

25、格式，传输方向，数据包容量限制，总线访问限制等方面有着各自不同的特征。第3章系统硬件设计3.1构架概述图3.1 系统框图如图3.1所示，本系统由单片机最小系统（包括时钟电路、复位电路）、USB接口芯片PDIUSB12、无线发射手柄、无线接收板组成，系统供电是由USB接口取电，USB接口为直流5V电源，正好符合单片机和USB芯片的电源设计。3.2 STC89C52单片机简介随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了根本性的改变。单片微型计算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件像中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O

26、接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又叫单片微控制器。3.2.1单片机发展概况及发展方向单片机的出现使现代科学技术研究得到了质的飞跃，可以毫不夸张地说，它给现代工业领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、智能化仪器仪表、办公自动化、日常生活用品等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走入普通家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。

27、如单片机家族中的主流产品MCS51系列，还有最近推出的PIC和凌阳系列都是比较优秀的单片机芯片，是构建我们不同的设计系统的最佳选择。早期单片机大多结构体系与指令复杂，指令代码与周期数不统一、指令运行很难实现流水线操作，大大阻碍了运行速度的提高。例如MCS51系列单片机，时钟频率12MHz时，单周期指令运行速度仅1秒。虽然单片机对运行速度要求远不如通用计算机系统或数字信号处理对指令运行速度的要求，但速度的提高会带来许多好处，并拓宽单片机应用领域。一方面可获得很高的指令运行速度，另方面，在相同的运行速度下，可大大降低时钟频率，有利于获得良好的电磁兼容效果。专用单片机是专门针对某一类产品系统要求而设

28、计的。使用专用单片机可最大限度地简化系统结构，使资源利用效率最高。在大批量使用时有可观的经济效益和可靠性效益。专用单片机发展的基础是半导体集成工艺和微电子设计技术。采用模块化标准单元的快速设计及快速半导体集成工艺，将加速专用单片机的发展。3.2.2单片机特点及结构本系统采用STC89C52单片机，它是一种低电压、低功耗、高性能微控制器，具有 8K 字节可编程可擦出只读存储器。使得STC89C52为众多控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。它与MCS51指令系统兼容。STC89C52是一个功能强大的单片机，但它只有40个引脚，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，此外，从STC89C52内部

29、结构图也可看出，其内部结构与8051内部结构基本一致，引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致，如图3.2所示。1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 P1.0 P1.1 P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(RXD)

30、P3.0(TXD) P3.1(INT0) P3.2(INT1) P3.3(T0) P3.4(T1) P3.5(WR) P3.6(RD)P3.7XTAL1XTAL2GND图3.2 单片机引脚图引脚功能说明如下：（1）VCC：供电电源。（2）GND：电路地。（3）P0口（P0.0P0.7）：为双向8位IO端口。当作为IO口使用时，可直接连接外部IO口设备，由于内部没有上拉电阻，故要接上拉电阻。它是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可以驱动8个TTL负载。一般作为扩展时的地址数据总线口使用。当P0口作为地址/数据复用时不用接上拉电阻。（4）P1口（P1.0P1.7）：为8位准双向IO口，它的每一位

31、都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1），可以驱动4个TTL负载。（5）P2口（P2.0P2.7）：为8位准双向IO口，当作为IO口使用时，可直接连接外部IO设备，可驱动4个TTL负载。一般作为扩展时地址总线的高8位复用口。（6）P3口（P3.03.7）：为8位准双向IO口，可驱动4个TTL负载，是双功能复用口。（7）RST：复位输入。RST一旦变成高电平，所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。复位后应使此引脚电平为<0.5V的低电平，以保证单片机的正常工作。

32、（8）XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。 （9）XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。此外，从STC89C52内部结构图也可看出，其内部结构与8051单片机内部结构基本一致，引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致。3.2.3复位电路设计在上电或复位过程中控制CPU的复位状态，这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令，执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论使用哪种类型的单片机，总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性

33、。许多用户在设计完单片机系统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。51系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，如图3.3图3.4所示。 C31uF10kVCCRESETVCCRSTGNDVCCSTC89C521uF10k 图3.3

34、 手动按钮复位电路 图3.4 上电复位电路（1）上电复位：STC89C52的上电复位电路如图所示，RST引脚是复位信号的输入端，在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。只要高电平的复位信号持续两个机器周期以上的有效时间，就可以使单片机上电复位。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，RST端电位与Vcc相同，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，在图2的复位电路中，

35、当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。（2）手动按钮复位：手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（如图所示）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全

36、能够满足复位的要求。3.2.4时钟电路设计时钟电路是为系统提供时钟脉冲的，是系统电路中必不可少的一部分。时序是电路控制的一部分，数据的传输是以时钟脉冲为基础的。本系统中使用了12MHz 的晶振为系统提供时钟信号。时钟电路是单片机系统中最重要的电路之一，它是给系统源源不断的提供动力的电路，时钟信号就是它所提供的动力。在单片机系统中时钟信号的频率是运行的关键，频率高了或者低了都无法运行。本电路选用的晶振是12M，因为本电路是给时间电路使用，12M晶振比较好计算时间。STC89C52片内有高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲。其输入管脚XTAL1和输出管脚XTAL2

37、用于接外部晶振。电容C7和C8、外部晶振和单片机内部的放大器一起构成了自激震荡电路。其中的电容C7和C8对频率起到一定的微调作用，电容容量都选择30pF。震荡频率的选择的是12MHz的晶振。在使用外部时钟时单片机的XTAL2引脚输入外部时钟信号，而XTAL1接地。3.3 USB接口芯片设计3.3.1USB接口芯片简介用于USB设备开发的芯片通常有两种：一种是带USB接口的微控制器，另一种是纯粹的USB接口芯片，需要外部微控制器（MCU）控制。PHILIPS公司的PDIUSBD12芯片属于后者。本文对此芯片的应用作了具体设计，以PDIUSBD12为接口芯片，以STC89C52为微控制器，完成了U

38、SB接口电路的设计。PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件，它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并行接口，它还支持本地的 DMA传输。这种实现USB接口的标准组件使得设计者可以在各种不同类型微控制器中选择出最合适的微控制器。这种灵活性减小了开发的时间，风险以及费用，通过使用已有的结构和减少固件上的投资，从而用最快捷的方法实现最经济的USB外设的解决方案。 PDIUSBD12完全符合USB1.1版的规范，它还符合大多数器件的分类规格：成像类，海量存储器件，通信器件，打印设备以及人机接口设备。PDIUSBD12的技术可提供良好的USB连接指示。在枚举中LED指示根据通信

39、的状况间歇闪烁。当PDIUSBD12成功地枚举和配置后LED指示将一直点亮，随后与PDIUSBD12 之间成功的传输（带应答）将关闭LED，处于挂起状态时，LED 将会关闭。 该特性为USB 器件，集线器和USB通信状态提供了用户友好的指示。作为一个诊断工具，它对隔离故障的设备是很有用的。从系统测试中也可以看见该指示LED间歇闪烁，很好的验证了这一特性。PDIUSBD12内部包括模拟收发器、电压调整器、PLL、 Philips串行接口引擎（PSIE）等。（1）模拟收发器集成的收发器接口可通过终端电阻直接与 USB 电缆相连。 （2）电压调整器片内集成了一个 3.3V 的调整器用于模拟收发器的供

40、电，该电压还作为输出连接到外部 1.5k的上拉电阻，可选择 PDIUSBD12提供的带1.5k内部上拉电阻的软件连接技术。 （3）PLL片内集成了6M到48M时钟乘法PLL，这样就可使用低成本的6M晶振，EMI也随之降低。PLL的工作不需要外部元件。 （4）位时钟恢复位时钟恢复电路使用4X过采样规则，从进入的USB数据流中恢复时钟，它能跟踪 USB 规定范围内的抖动和频漂。 （5）Philips 串行接口引擎（PSIE）Philips SIE实现了全部的USB协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。该模块的功能包括：同步模式的识别，并行/串行转换，位填充/解除填充，CRC校验/产生，PID校

41、验/产生，地址识别和握手评估/产生。 （6）与 USB 的连接是通过1.5k上拉电阻将D+（用于高速USB器件）置为高实现的。1.5k上拉电阻集成在PDIUSBD12 片内，默认状态下不与 VCC 相连。连接的建立通过外部/系统微控制器发送命令来实现。这就允许系统微控制器在决定与 USB 建立连接之前完成初始化时序。USB总线连接可以重新初始化而不需要拔出电缆。 PDIUSBD12在连接可以建立之前会检测USB VBUS是否可用。VBUS可通过 EOT_N 管脚进行检测。具体参阅管脚描述一节。需要注意的是，内部电阻的误差(25%)大于USB规格的5% ，但用于连接的VSE 电压规格仍然有足够的

42、余量。 是Philips半导体一项尚未获批准的专利技术。 （7）技术可提供良好的USB连接指示。在枚举中LED指示根据通信的状况间歇闪烁。当PDIUSBD12成功地枚举和配置后LED指示将一直点亮，随后与PDIUSBD12 之间成功的传输（带应答）将关闭LED，处于挂起状态时，LED 将会关闭。 该特性为USB 器件，集线器和USB通信状态提供了用户友好的指示。作为一个诊断工具，它对隔离故障的设备是很有用的。 （8）存储器管理单元（MMU）和集成（RAM）以 12M/s的速率传输并与微控制器并口相连时，MMU和集成RAM作为USB 之间速度差异的缓冲区。这就允许微控制器以自己的速率对USB信息

43、包进行读写。（9）并行和 DMA接口将一个普通的并行接口定义成易于使用，快速而且可以与主流的微控制器直接数据交换的接口。对一个微控制器而言，PDIUSBD12看起来就象一个带8位数据总线和一个地址位，占用2个位置的存储器件。PDIUSBD12支持多路复用和非复用的地址和数据总线，还支持主端点与本地共享RAM之间直接读取的 DMA传输。支持单周期和突发模式的DMA传输。3.3.2USB接口芯片端点描述PDIUSBD12 的端点适用于不同类型的设备，例如图像、打印机、海量存储器和通信设备端点可通过Set Mode 命令配置为 4 种不同的模式，分别为：表3.1 端点模式模式 0Non-ISO 模式

44、非同步传输 模式 1ISO-OUT模式同步输出传输 模式 2ISO-IN 模式同步输入传输 模式 3ISO-IO 模式同步输入输出传输4种模式具体说明见表3.23.5：表3.2 模式0（非同步模式）端点数端点索引传输类型端点类型方向最大信息包规格（字节）001控制输出控制输入默认默认输出输入1616123普通输出普通输入普通普通输出输入1616245普通输出普通输入普通普通输出输入表3.3 模式1（同步输出模式）端点数端点索引传输类型端点类型方向最大信息包规格（字节）001控制输出控制输入默认默认输出输入1616123普通输出普通输入普通普通输出输入161624同步输出同步输出表3.4 模式2

45、（同步输入模式）端点数端点索引传输类型端点类型方向最大信息包规格（字节）001控制输出控制输入默认默认输出输入1616123普通输出普通输入普通普通输出输入161624同步输入同步输入表3.5 模式3（同步输入/输出模式）端点数端点索引传输类型端点类型方向最大信息包规格（字节）001控制输出控制输入默认默认输出输入1616123普通输出普通输入普通普通输出输入1616245同步输出同步输入同步同步输出输入表格说明：主端点(端点2)在有些方面是比较特别的，它是进行吞吐大数据的主要端点，同样地它执行主机的特性以减轻传输大数据的任务：（1）双缓冲，允许USB与本地CPU之间的并行读写操作，这样就增加

46、了数据的吞吐量缓冲区切换是自动处理的，这导致了透明的缓冲区操作。 （2）支持DMA（直接存储器访问）操作，可以和对其它端点的正常 I/O 操作交叉进行。 （3）DMA操作中的自动指针处理。在跨过缓冲区边界时不需要本地CPU的干预。 （4）可配置为同步传输或非同步（批量和中断）传输。3.3.3USB接口芯片引脚配置PDIUSBD12芯片采用TSSOP28塑料极小型封装，一共28个引脚，本体宽度为4.4mm。图3.5芯片引脚配置表3.6对其引脚和命令字作具体说明。 表3.6 PDIUSBD12芯片引脚说明管脚符号类型描述1DATA<0>IO2双向数据位02DATA<1>IO

47、2双向数据位13DATA<2>IO2双向数据位24DATA<3>IO2双向数据位35GNDP地6DATA<4>IO2双向数据位47DATA<5>IO2双向数据位58DATA<6>IO2双向数据位69DATA<7>IO2双向数据位710ALEI在多路地址/数据总线中，下降沿关闭地址信息锁存。将其固定为低电平用于单地址/数据总线配置11CS_NI片选（低有效）12SUSPENDI,OD4器件处于挂起状态13CLKOUTO2可编程时钟输出14INT_NOD4中断（低有效）15RD_NI读选通（低有效）16WR_NI写选通（低有效

48、）17DMREQO4DMA请求18DMACK_NIDMA应答（低有效）19EOT_NIDMA传输结束（低有效）。EOT_N仅当DMACK_N和RD_N或WR_N一起激活才有效20RESET_NI复位（低有效且不同步）。片内上电复位电路，该管脚可固定接VCC21GL_NOD8GoodLinkLED指示器（低有效）22XTAL1I晶振连接端1（6MHz）23XTAL2O晶振连接端2（6MHz）。如果采用外部时钟信号取代晶振，可连接XTAL1，XTAL2应当悬空24VCCP电源电压（4.0V-5.5V），要使器件工作在3.3V，对VCC和脚都提供3.3V25D+AUSB D-数据线26D-AUSB

49、D+数据线27P3.3V调整输出。要使器件工作在3.3V，对VCC和脚都提供3.3V28A0I地址位。A0=1选择命令指令，A0=0选择数据。该位在多路地址/数据总线配置时应接高电平随着科技的发展，芯片集成度越来越高，封装也变得越来越小，PDIUSBD12芯片不是采用标准DIP直插的引脚，因而需要有一个SOP转DIP的转接板，这样方便采用电路板设计硬件电路，同时也方便程序下载完成后系统的调试。即使有了转接板，采用贴片封装的PDIUSBD12芯片也需要手工焊接在转接板上，这一点需要特别注意，不能长时间焊接，以免芯片过热以致损坏。PDIUSBD12与一般需要提供时钟信号的芯片不同，该芯片需要标准的

50、6MHz的时钟信号，因而采用晶振的时候需要特别注意，不能随意选择，这一点与51系列单片机能有选择的采用晶振的情况不同。芯片内部有各个寄存器，根据寄存器相关命令编写C语言程序（可以采用由局部到整体的方法），这样对USB传输协议的认识更清楚，程序流程也容易理解，脉络清晰。在程序中，Main函数作为程序设备Reset时的程序入口，调用了一些初始化设备的函数，比如各种寄存器如中断寄存器，定时器，计数器等，初始化D12芯片并完成连接等工作，然后程序进入循环等待阶段，等待着中断的发生。由于没有采用PCB制板，手工焊接要十分注意电源干扰的问题，电源和地之间要加上滤波电容。USB接口芯片与单片机之间的引线要尽

51、量短，本设计采用并行传输，数据传输占用了8个IO口，个引脚连线要尽量平行，避免交叉，以免信号线相互干扰，造成数据传输不争取或者USB总线不能正常复位。PDIUSBD12芯片的GoodLinkLED指示器短接普通发光二极管时，要注意连接限流电阻，不能超过该芯片的输入电流额定值，否则可能造成芯片工作不正常，并且与电脑或者其他USB Host 芯片不能正常建立连接。对该芯片的各个管脚和具体功能建立了一定认识的基础上，就能顺利完成各部分硬件电路的设计和软件功能调试。 3.4 射频遥控器设计本设计的无线收发模块采用PT2262和PT2272芯片组成的收发电路，PT2262/2272是一种很常见的通用编码

52、和解码电路，采用CMOS工艺制造，功耗较低。PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)地址引脚，且引脚是三态的，任意的一种组合可提供多达531441种地址码，PT2262最多具有6位(D0-D5)数据引脚，传输的地址和数据从17脚以串行方式输出，用于发射电路。编码芯片PT2262编码信号是由地址位、数据位和同步位组成的完整的一帧，从17脚输出到射频发射模块的数据输入端再发射出去。射频接收模块接收后送到解码模块PT2272，其地址码需要经过三次比较核对，之后PT2272的VT脚才会输出高电平，同时与PT2262相应的数据管脚也输出高电平，在PT2262连续发送编码信号的情况下，PT22

53、72的第17脚和相应的数据脚也会一直输出高电平。若PT2262停止发送编码信号，PT2272的VT端就会变为低电平。PT2262的17脚输出的数字信号对高频发射电路控制，完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。PT2262引脚图如图3.6所示，PT2272引脚图如图3.7所示，PT2262管脚说明如表3.7所示，PT2272管脚说明如表3.8所示。图3.6 PT2262引脚图表3.7 PT2262管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚，对地址进行编码，可置“0”， “1”，或“f”(悬空)D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即作为编码发送，

54、内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，低电平有效，用于多数据的编码发送； OSC116振荡器电阻输入，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻，是振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）图3.7 PT2272引脚图表3.8 PT2272管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”(悬空)，必须与2262一致，否则不解码D0-D57-8、10-13地址或数据管脚，当做为数据管脚时，只有在地址码与2262一致时，数据管脚才能输出与2262的数据端对应的高电平，否则输出为低电平，锁存型只有在接收到下一个数据后才启动转换Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认输出端