嵌入式应用中的USB主设备功能

1、嵌入式应用中的usb主设备功能已经成为设备和pc之间通信的标准方式，从通用设备（如闪存设备和鼠标）到专用设备，该标准几乎彻低替代了其他的串行通信协议。usb外围设备彼此之间不能互相通信，它们只能与具有控制能力的usb主设备通信。直到最近，也惟独pc具有主设备能力。但目前，许多微控制器也具有了usb主设备的功能，这使得嵌入式应用可以衔接越发广泛的usb外围设备。usb闪存驱动器是一种用法十分广泛的usb外围设备，它已经成为传递或存储大量数据的便宜介质，许多数据记录设备正是得益于它才得以进展。对于远程的长久数据记录，可以先采集，并存储在闪存驱动器中，然后带回到便利分析处理的地方。图1 具有嵌入式u

2、sb主设备功能的微控制器24fj256gb1闪存驱动器也可以用于向pc中传输高速时光相关数据。pc是极好的数据分析工具，但实时能力有限。相反，嵌入式应用特殊适合实时数据采集，但数据分析能力通常很弱。嵌入式实时数据记录仪可以在闪存驱动器上存储数据，然后把数据传输到pc上分析，这样二者的优势都得到了充分的发挥。嵌入式usb主设备的应用开头嵌入式设计的首要任务之一是挑选微控制器。为了用法闪存驱动器，微控制器就必需具有嵌入式usb主设备的能力。假如微控制器具有usb otg（on-the-go）或usb双角色（dualrole）功能，如公司的pic24fj256gb1微控制器，1所示，它也可以支持嵌入

3、式usb主设备功能。usb外围设备，有时也称为usb设备模式，只能用作闪存驱动器等，而不能和其他usb外围设备通信。第二，设计者应当确信能有完整的开发工具。起码也需要一个器件编程器（假如有一个调试器是最好的）和一个编译器，由于嵌入式usb主设备和运行在微控制器中的程序往往是用c语言而不是用汇编语言编写的。最后，设计者也应当了解哪些软件库是可以获得的，由于嵌入式设备发觉闪存驱动器时的握手操作需要usb设备类、fat32文件系统和其他库的支持。从头开头设计支持嵌入式usb主设备的工作会需要数月的时光，而一个由经过认证的协议栈组成的计划可以节约相当多的时光。为了用法闪存驱动器，嵌入式设备也需要一种u

4、sb海量存储类（mass storageclass）设备的终端驱动程序、硬件指令行接口，以及文件系统接口。通常，具有2gb或更低存储空间的闪存驱动器用法fat16文件系统，而更大容量的闪存驱动器将用法fat32文件系统。设计要求一旦选定了微控制器，硬件设计就开头了。usb硬件设计需要遵循以下许多规章（详见）。 假如嵌入式主设备需要支持usb设备类，它对外围的供电就必需能够提供500ma的。 假如嵌入式主设备需要支持任何消耗电流超过100ma的设备，它也必需能够提供500ma的电流。 假如嵌入式主设备需支持消耗电流100ma或更低的设备，那么vbus限制就可以降低到4.4v。然而，假如嵌入式主设

5、备需支持消耗电流超过100ma的设备，那么vbus电压限制是 4.75v，就和全功能主设备一样。 必需重新设计无须用户干预就可复位的过流庇护机制。 从usb到之间的传输延迟必需在8ns之内。 嵌入式usb主设备在vbus上的必需大于120f，而且usb otg设备在vbus上的电容必需为1.0 6.8f。除以上规章外，也必需认真考虑采纳嵌入式usb主设备应用的用户接口。usb外围设备通常用在pc上，万一发生错误就可以提供具体的错误信息。假如指示灯闪耀，用户能够知道衔接失败了。usb规范也作了强制性的规定，经过认证的usb嵌入式主设备必需提供错误信息。换句话说，全部错误信息必需被明确地通知应用层

6、，也就是告诉用户。usb设备认证usb认证主要用于保证usb设备符合usb规范的要求。认证可以在各种自立的测试机构举行。一旦产品通过认证，生产商就被允许用法usb标记，但同样需要遵守额外的许可证限制（参考usb执行者论坛：http:/ ）。产品也可以不通过usb认证而挺直举行生产和销售。没有usb认证，生产商可以声明自己的产品支持usb，但他不能在设备或包装上的任何地方用法usb标记。通常，取得usb嵌入式主设备认证是不太难的。通过usb通信实现usb嵌入式主设备的一个最大挑战就是要和各式各样的usb外围设备通信。虽然不是全部的闪存驱动器产品都通过了认证，但是假如在嵌入式设备中一种闪存驱动器可

7、以正常用法，而另一种没有任何缘由就不能用法时，用户是不会兴奋的。假如闪存驱动器需要的上电时光是允许最大时光的两倍或一半，或因为主机以最大允许的速率轮询时闪存驱动器被锁住，以及由于闪存驱动器需要一种不同的scsi指令序列来建立通信等，这都不会有任何问题。但假如这样的闪存驱动器在主设备上不能运行，在pc上却可以正常用法，用户会批判这一主设备。因此，确保举行广泛的测试，与多种没有举行认证的usb外围设备举行通信，即使它只是一个拇指大的闪存驱动器或一根电缆。虽然嵌入式usb主设备可以提供usb类级的支持，在举行设计和测试时，也应当考虑对特别usb外围设备支持的限制，通过对vid（供给商id）和pid（产品id）的识别来保证产品能在设计的应用领域正常用法