USB驱动程序简要说明及应用例子

USB 总线主要用于USB 设备与主机之间的数据通信，特别为USB 设备与主机之间大量数据的传输提供了高速、可靠的传输协议。例如：在嵌入式系统中，可以利用USB 设备与微控制器构成USB 设备。USB 设备与PC 机USB 主控器相连就可以实现嵌入式系统与PC机之间的通信了，也就可以实现诸如U 盘、移动硬盘、USB 接口打印机等功能。 ### USB驱动程序简要说明及应用例子 #### 一、USB总线概述 USB (Universal Serial Bus) 总线是一种广泛应用于计算机领域的通用串行总线标准，它主要用于USB设备与主机之间的数据通信，尤其为USB设备与主机之间大量的数据传输提供了高速、可靠的传输协议。随着技术的发展，USB总线已经成为连接各种外设的标准接口之一。 #### 二、USB总线特点 - **高速传输**：USB 1.1 版本最高支持12Mbps的数据传输速率，而后续版本（如USB 2.0、USB 3.0等）的数据传输速率进一步提高，满足了日益增长的数据传输需求。 - **热插拔**：USB设备可以在不关闭主机的情况下进行插拔操作，极大地提高了使用的便捷性。 - **即插即用**：USB设备通常不需要单独安装驱动程序即可被操作系统识别并使用，简化了设备的使用过程。 - **供电能力**：USB接口可以为连接的设备提供电力供应，使得一些低功耗设备（如鼠标、键盘等）可以直接通过USB接口供电，无需额外电源。 #### 三、USB设备的应用实例 - **U盘**：作为最常用的USB设备之一，U盘因其便携性和高容量而广受欢迎。 - **移动硬盘**：通过USB接口连接，移动硬盘可以实现大容量数据的快速备份和传输。 - **USB接口打印机**：通过USB接口连接至计算机，实现高速打印功能。 #### 四、USB驱动程序的实现 ##### 1. PDIUSBD12芯片介绍 PDIUSBD12 是一款由 Philips 公司生产的 USB 芯片，完全符合 USB 1.1 规范，其主要特性包括： - **集成度高**：集成了 SIE (Serial Interface Engine)、FIFO 存储器、收发器以及电压调整器。 - **高速并行接口**：支持高达 2MB/s 的数据传输速率。 - **DMA操作**：支持完全自治的直接内存存取操作。 - **FIFO存储器**：内置 320 字节的多结构 FIFO 存储器。 - **高可靠性**：支持 8kV 的在片静电防护电路，具有高错误恢复率。 - **双电源操作**：支持 3.3 ± 0.3V 或扩展的 5V 电源范围（3.6 ~ 5.5V）。 ##### 2. PDIUSBD12的管脚排列及内部结构 PDIUSBD12 的管脚排列如图所示，管脚功能如下： - **DATA<0>-DATA<7>**：双向数据位，用于数据传输。 - **ALE**：地址锁存使能信号，用于多路地址/数据总线配置。 - **CS_N**：片选信号，低电平有效。 - **SUSPEND**：挂起状态信号，高电平表示器件处于挂起状态。 - **CLKOUT**：可编程时钟输出信号。 - **D+ 和 D-**：USB差分数据线。 - **VDD**：工作电压输入。 - **XTAL1 和 XTAL2**：晶体振荡器连接点。 - **RESET_N**：复位信号，低电平有效。 - **GL_N**：GoodLink 连接指示器信号，用于指示通信状态。 - **EOT_N**：End Of Transfer 信号，用于指示数据传输结束。 - **DMACK_N** 和 **DMREQ**：DMA 请求和确认信号。 - **WR_N** 和 **RD_N**：写入和读取控制信号。 - **INT_N**：中断信号，用于通知主机发生异常或完成事件。 ##### 3. PDIUSBD12的内部结构 PDIUSBD12 内部结构包括： - **串行接口引擎 (SIE)**：负责 USB 协议的底层处理。 - **存储器管理单元 (MMU)**：管理内部 RAM 和 DMA 操作。 - **模拟收发器**：处理 USB 差分信号的接收和发送。 - **电压调整器**：提供稳定的电源供应。 - **并行和 DMA 接口**：实现与外部微控制器的数据交换。 - **SoftConnect 技术**：允许在不拔出电缆的情况下重新连接和初始化 USB 总线。 #### 五、USB驱动程序实现 为了实现基于 PDIUSBD12 芯片的 USB 设备与 PC 机之间的通信，需要在嵌入式系统上实现 USB 协议栈，并提供相应的 API 函数供用户调用。具体实现步骤如下： 1. **硬件设计**：设计包含 PDIUSBD12 芯片的电路板，确保与外部微控制器正确连接。 2. **软件开发**： - **初始化**：编写初始化代码，配置芯片参数，如设置工作模式、时钟频率等。 - **USB协议栈实现**：根据 USB 规范，实现必要的 USB 协议栈功能，如枚举过程、配置设置等。 - **API函数开发**：提供一组易于使用的 API 函数，用于数据的发送和接收等操作。 3. **测试与调试**：使用示波器等工具对 USB 信号进行监控，确保数据传输的正确性。 #### 六、总结 通过上述介绍可以看出，PDIUSBD12 芯片及其相关的 USB 驱动程序设计对于实现高速、可靠的 USB 数据通信至关重要。无论是用于开发 U 盘、移动硬盘还是其他 USB 接口设备，理解和掌握这些关键技术都是非常重要的。随着技术的进步，USB 标准也在不断演进，未来还将有更多的可能性等待我们去探索和实现。