利用USBXpress開(kāi)發(fā)包簡(jiǎn)化應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)USB通信設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)異常復(fù)雜，程序員往往很難入手。SILICON Laboratories公司提供的USBXpress開(kāi)發(fā)包大大簡(jiǎn)化了USB通信的應(yīng)用和相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，只要做好開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備工作，USBXpress開(kāi)發(fā)包完全可以實(shí)現(xiàn)USB通信的所有功能。本文介紹USB通信開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，以及在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。（主要針對(duì)設(shè)備端USB通信進(jìn)行講解）

1、USBXpress簡(jiǎn)介

由SILICON Laboratories公司推出的USBXpress開(kāi)發(fā)包涵蓋了主機(jī)端和設(shè)備端的所有函數(shù)功能，支持C8051F32X、C8051F34X和CP210X設(shè)備的USB通信。USBXpress開(kāi)發(fā)包中包含主機(jī)端的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、主機(jī)端設(shè)備驅(qū)動(dòng)安裝程序、主機(jī)端的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）和設(shè)備端的函數(shù)庫(kù)文件。

設(shè)備端的函數(shù)庫(kù)文件提供了支持C805IF32X和C8051F34X設(shè)備USB通信的API函數(shù)，這些函數(shù)可以在Keil uVision3編譯環(huán)境下被編譯通過(guò)。編譯前需要在工程中添加相關(guān)的文件，詳見(jiàn)下文。

設(shè)備端函數(shù)庫(kù)中主要的API函數(shù)如下：

USB Clock Start（） -初始化USB時(shí)鐘

USB Init（）-USB接口初始化

Block Write（） -向Buffer中寫(xiě)數(shù)據(jù)

Block Read（） -從Buffer中讀數(shù)據(jù)

Get Interrupt Source（）-獲取API函數(shù)的中斷標(biāo)志值

USB Int Enable（） -允許API函數(shù)中斷

USB Int Disable（） -不允許API函數(shù)中斷

USB Disable（） -不允許USB接口通信

USB Suspend（） -延緩USB中斷

2、設(shè)備端的電路設(shè)計(jì)

（1）USB插座引腳識(shí)別

在沒(méi)備端電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)USB插座引腳必須對(duì)應(yīng)連接，否則將直接影響到與主機(jī)端的通信。USB插座一般分為A型插座和B型插座，如圖1所示，其引腳說(shuō)明如表1所列。

（2）基于C8051F340的USB通信電路

基于C8051F340的USB通信電路如圖2所示。

（3）USB通信電路說(shuō)明

①電路中的D-和D+不應(yīng)連接其他負(fù)載電路，因?yàn)槿魏呜?fù)載將影響數(shù)據(jù)線路上的電流，從而影響數(shù)據(jù)傳輸，直接后果將導(dǎo)致主機(jī)端無(wú)法識(shí)別設(shè)備。

②JTAG口線中的VDD引腳為+3 V輸入，輸入電壓過(guò)大將損壞器件。USB插口引腳與C8051F340引腳應(yīng)對(duì)應(yīng)連接，不要有誤。

③C8051F340的VBUS、REGIN和VDD引腳的連接有多種方式（穩(wěn)壓器配置），詳見(jiàn)表2。

3、設(shè)備端的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

在Keil uVision3編譯環(huán)境下，用USBXpress 工具包中的API函數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)備端的USB通信，前提是在工程中添加C8051F340．h、USB_API．h和USBX_F34X．LIB文件（USBXpress工具包提供相關(guān)文件）。

下面介紹設(shè)備端USB的數(shù)據(jù)傳輸。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，必須對(duì)USB時(shí)鐘和USB接口初始化：

（1）USB接口初始化參數(shù)定義

①USB_VID，16位二進(jìn)制賣主ID號(hào)，一般用SILICONLab的ID號(hào)（OXl0C4）。

②USB_PID，16位二進(jìn)制產(chǎn)品ID號(hào)，一般USBXpress規(guī)定為OXEA61。

④USB_ProductStr，BYTE型指針，指向描述產(chǎn)品的字符串，不能為空。

⑤USB_SerialStr，BYTE型指針，指向描述序列號(hào)的字符串，不能為空。

⑥USB_MaxPower，BYTE型，說(shuō)明總線最大電流，極限為500 mA。若取值0x32，則表示最大電流為100 mA。

⑦USB_PwAttributes，BYTE型，用于供電配置。如果設(shè)備自己供電第6位置“1”，若為總線供電則為“O”。如果設(shè)備提供弱上拉作用，第5位置“l(fā)”，位0～4必須為“O”，位7必須為“1”。

⑧USB_bcdDevice，無(wú)符號(hào)int型，用BCD碼表示設(shè)備的版本號(hào)，如2．13版為Ox0213。

（2）USB中斷函數(shù)

設(shè)備端USB通信中API函數(shù)的功能，都在一個(gè)中斷模塊里面實(shí)現(xiàn)，為此必須提供一個(gè)中斷向量。其中，0x008B（Interrupt 17）是F34X設(shè)備的中斷向量。在main函數(shù)中，只有允許了USB中斷（調(diào)用USB Int Enable函數(shù)），才能進(jìn)入中斷。一旦進(jìn)入中斷服務(wù)程序，必須先獲得中斷標(biāo)志（調(diào)用Get_Interrupt_Source函數(shù)，返回BYTE型中斷標(biāo)志），后續(xù)操作根據(jù)獲得的中斷標(biāo)志值與工具包自定義的中斷標(biāo)志值判斷執(zhí)行。自定義的中斷標(biāo)志值主要有：USB_RESET（復(fù)位中斷）、TX_COMPLETE（發(fā)送完成中斷）、RX_COMPLETE（允許接收中斷）、DEVICEOPEN（設(shè)備實(shí)例在主機(jī)端打開(kāi)）、DEVICE SUSPEND（延緩信號(hào)）等。

中斷函數(shù)如下：

在main函數(shù)中進(jìn)行初始化之后，若中斷允許，通過(guò)函數(shù)Block_write來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不能超過(guò)4096。發(fā)送結(jié)束后將觸發(fā)中斷，從而進(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行判斷操作。如果主機(jī)端向設(shè)備端的Buffer寫(xiě)入數(shù)據(jù)完成，也將觸發(fā)中斷，判斷執(zhí)行Block_Read操作將Buffer中的數(shù)據(jù)存入指定的存儲(chǔ)單元。

發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：Block_write（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元首地址，發(fā)送的字節(jié)數(shù)）。

（3）主機(jī)端USB應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

在VC++6．O編譯環(huán)境下開(kāi)發(fā)主機(jī)端的USB通信應(yīng)用程序，需要注意在編譯之前向工程中添加開(kāi)發(fā)包提供的SiUSBXp．dll、SiUSBXp．h和SiUSBXp．lib文件。

為了能讓主機(jī)端識(shí)別USB設(shè)備并與之通信，在運(yùn)行應(yīng)用程序之前，要安裝主機(jī)端的驅(qū)動(dòng)程序（開(kāi)發(fā)包已提供）。安裝了驅(qū)動(dòng)程序，主機(jī)端才能識(shí)別USB設(shè)備，在設(shè)備管理器中可以找到USB設(shè)備的相關(guān)描述信息。

對(duì)USB設(shè)備的描述信息，除了可以修改設(shè)備端發(fā)送過(guò)來(lái)的描述符之外，還可以修改在主機(jī)端驅(qū)動(dòng)安裝目錄下*．inf文件中的信息。

結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了USB通信的開(kāi)發(fā)過(guò)程、電路設(shè)計(jì)和設(shè)備端的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單說(shuō)明了USBXpress開(kāi)發(fā)包在主機(jī)端應(yīng)用的條件設(shè)置。所有設(shè)計(jì)思路和方法都通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以直接用于工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。通過(guò)此方法，程序員可以很容易地進(jìn)行一系列USB通信應(yīng)用的設(shè)計(jì)和編程。

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