USB接口设计综述

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-S3C44B0Device-PDIUSBD12USB设计

USB接口结构USB（UniversalSerialBus）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、CY7C68013MPUS3C44B0USB接口USB控制器PDIUSBD12DB/AB/CBUSBBUSUSB系统简介USB系统的特点USB=UniversalSerialBus，最多可连接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USBhost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USB2.0FullSpeed，则是USB1.1；如果标注为USB2.0HighSpeed，才是真正的USB2.0。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。USB2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB1.1相兼容的架构。它可以用USB2.0的驱动程序驱动USB1.1设备。也就是说，所有支持USB1.1的设备都可以直接在USB2.0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：-TypeA：一般用于PC-TypeB：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)：LowSpeed全速(12M)：FullSpeed高速(480M)：HighSpeedNEXTUSB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：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。NEXTUSB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。NEXTUSB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NEXTUSB系统简介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(tokenpacket)。USB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。NEXTUSB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。USB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-S3C44B0S3C44B0不含USB控制器需要采用并行口与外扩USB控制器接口选用：PDIUSBD12NEXTDevice-S3C44B0S3C44B0引脚-um_s3c44box.pdfDevice-PDIUSBD12PDIUSBD12-08.pdf器件特性ComplieswiththeUniversalSerialBusspecificationRev.1.1CompliantwithmostDeviceClassspecificationsHigh-speed(2Mb/s)parallelinterfacetoanyexternalmicrocontrollerormicroprocessorFullyautonomousDMAoperationIntegrated320bytesofmulti-configurationFIFOmemoryNEXTDevice-PDIUSBD12器件特性Doublebufferingschemeformainendpointincreasesthroughputandeasesreal-timedatatransferSoftwarecontrollableconnectiontotheUSBbusProgrammableclockfrequencyoutputInternalPower-onresetandlow-voltageresetcircuitAvailableinSO28andTSSOP28pinpackagesNEXTDevice-PDIUSBD12器件特性Higherthan8kVin-circuitESDprotectionlowerscostofextracomponentsOperationwithdualvoltages:3.3±0.3Vorextended5Vsupplyrangeof4.0to5.5VMultipleinterruptmodestofacilitatebothbulkandisochronoustransfers./philips/usb/PDIUSBD12.asp

周立功Device-PDIUSBD12器件封装NEXTSO28andTSSOP28pinpackagesDevice-PDIUSBD12引脚定义SymbolPinTypeDescriptionDATA<0>1IO2Bit0ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<1>2IO2Bit1ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<2>3IO2Bit2ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<3>4IO2Bit3ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.GND5PGround.DATA<4>6IO2Bit4ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<5>7IO2Bit5ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<6>8IO2Bit6ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.DATA<7>9IO2Bit7ofbidirectionaldata.Slew-ratecontrolled.ALE10IAddressLatchEnable.Thefallingedgeisusedtoclosethelatchoftheaddressinformationinamultiplexedaddress/databus.PermanentlytiedLOWforseparateaddress/databusconfiguration.CS_N11IChipSelect(ActiveLOW).SUSPEND12I,OD4DeviceisinSuspendstate.CLKOUT13O2ProgrammableOutputClock(slew-ratecontrolled).INT_N14OD4Interrupt(ActiveLOW).RD_N15IReadStrobe(ActiveLOW).WR_N16IWriteStrobe(ActiveLOW).DMREQ17O4DMARequest.NEXTDevice-PDIUSBD12引脚定义SymbolPinTypeDescriptionDMACK_N18IDMAAcknowledge(ActiveLOW).EOT_N19IEndofDMATransfer(ActiveLOW).DoubleupasVBUSsensing.EOT_NisonlyvalidwhenassertedtogetherwithDMACK_NandeitherRD_NorWR_N.RESET_N20IReset(ActiveLOW).Built-inPower-onresetcircuitpresentonchip,sopincanbetiedHIGHtoVCC.GL_N21OD8GoodLinkLEDindicator(ActiveLOW)XTAL122ICrystalConnection1(6MHz).XTAL223OCrystalConnection2(6MHz).Ifexternalclocksignal,insteadofcrystal,isconnectedtoXTAL1,thenXTAL2shouldbefloated.VCC24PVoltagesupply(4.0-5.5V).TooperatetheICat3.3V,supply3.3VtobothVCCandVOUT3.3pins.D-25AUSBD-dataline.D+26AUSBD+dataline.VOUT3.327P3.3Vregulatedoutput.TooperatetheICat3.3V,supplya3.3VtobothVCCandVOUT3.3pins.A028IAddressbit.A0=1selectscommandinstruction;A0=0selectsthedataphase.Thisbitisadon’tcareinamultiplexedaddressanddatabusconfigurationandshouldbetiedHIGH.NEXTDevice-PDIUSBD12标注符号说明O2:Outputwith2mAdriveOD4:OutputOpenDrainwith4mAdriveOD8:OutputOpenDrainwith8mAdriveIO2:InputandOutputwith2mAdriveO4:Outputwith4mAdrive.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22Ω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