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MSP430F5xx系列单片机USB模块用户手册
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2011-12-10
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MSP430F5xx系列单片机USB模块用户手册,十分珍贵的430开发资源
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MSP430F5xx 系列单片机 USB 模块用户手册
注:以下文章是翻译 TI slau284.pdf 文件中的部分内容。由于我们翻译水平有限,有整理过
程中难免有所不足或错误;所以以下内容只供参考.一切以原文为准。
1.1 USB 模块介绍
msp430 单片机的 USB 模块具有以下特性:
完全符合 USB2.0 规范
集成 12Mbps 全速 USB 收发器—最多 8 个输出和 8 个输入节点
支持控制、中断和块传输模式
支持 USB 挂起、恢复和远程唤醒
拥有独立于 PMM 模块的电源系统
支持 USB 挂起、恢复和远程唤醒
集成了 3.3V 输出的低功耗线性稳压器,该稳压器从 5V 的 VBUS 取电, 输出
足够驱动整个 msp430 工作
集成了 1.8V 输出的低功耗线性稳压器为 PHY 和 PLL 模块供电。
可工作与总线供电或自供电模式
3.3V 输出的线性稳压器电流限制功能
USB 上电时自唤醒功能(系统没上电时)
内部 48MHZ 的 USB 时钟
集成可编程锁相环(PLL)
高度自由化的输入时钟频率,可使用低成本晶振
1904 字节独立 USB 端点缓存,可以每 8 个字节为单位进行配置
内置 62.5ns 精度的时间戳生成器
当 USB 模块禁止时:
缓存空间被映射到通用 RAM 空间,为系统提供额外 2KB 的 RAM
USB 功能脚变为具有高电流驱动能力的通用 IO 口
USB 模块的结构图见 Figure1-1
1.2 USB 操作
USB 模块是一个全功能全速并且完全符合 USB2.0 协议的一个设备。USB 引擎完成所
有 USB 相关的数据传输,它由 USB 串行接口引擎和 USB 缓冲管理器,USB 接收到的所有
数据包被重新整理合并后放入接收缓存的 RAM 中,而在缓存中被标识准备就绪的数据被
打包放入一系列的数据包后发送给其它 USB 主机。
USB 引擎需要一个精确的 48MHz 的时钟信号供采样输入的数据流使用,这个时钟信
号由外部晶振源(XT1 或 XT2)产生的时钟信号通过锁相环后得到,但是要产生所需频率 ,
要求锁相环的输入信号频率要大于 1.5MHz。锁相环的输出频率可以在很宽的范围内,非常
灵活,允许用户在设计中使用低成本的晶振电路。
注意:有些设备的 XT1 仅支持低频率工作模式,PLL(锁相环)模块的输入只能是高频率
工作模式的时钟源,因此对于这些设备只能使用 XT2 作为 USB PLL 的输入,XT1(高频模
式)和 XT2 的旁路模式(bypass mode)同样被 PLL 模块支持,具体请参考设备对应的芯
片手册。
USB 缓存是 USB 接口和应用软件交换数据的地方,也是 7 个节点被调用的地方。缓存
被设计成可被 CPU 或 DMA 以访问 RAM 的方式访问。
1.2.1 USB 收发器(PHY)
物理层的 USB 收发接口是一对直接从 3.3V 电压 VBUS 取电的差分线,数据线连接到
外部 DP 和 DM 引脚,从而构成 USB 信号传输机制的接口。
当寄存器红 PUSEL 位置 1 时,DP 和 DM 被配置成 USB 的驱动线,受 USB 模块的控制,
当 PUSEL 位被清零时,这两个引脚就变为具有强电流驱动能力的端口 U,其行为被 UPCR
寄存器控制。端口 U 从 VUSB 获取电源,独立于 DVCC。这两个引脚无论是用于 USB 功能
还是用作通用 IO,都要使用内部稳压器或外部电源源给 VBUS 提供合适的供电。
使用 PUR 引脚将 D+上拉
当一个全速的 USB 设备连接到主机时,为了使主机能够识别,它必须将主机的 D+信
号上拉。MSP430 单片机的 USB 模块有一个可软件控制的上拉引脚,通过外接一个电阻即
可实现该功能。该功能通过控制寄存器的 PUR_EN 位实现。如果该功能不需要软件控制,
可以将 D+接至 VBUS 完成上拉。
电流过载时的保护
USB 设备必须能够忍受接入具有破坏性的线路时而不被损坏,因此,人们在供电线
GND 和 VBUS 上采取了保护措施。USB 设备的电气和物理特性应该能够不被此类事件所
破坏。为此,MSP430 单片机的 USB 供电系统实现了一套电流限制机制来保证当此类短路
事件发生时通过收发器的电流不会过大,有了这套机制,接口本身就不需要实现电流限制
的功能了。注意,如果 VBUS 是使用外部供电源而非内部稳压器输出,那么该外部源就要
有一套自己的电流限制功能,为 USB 接口实现同样的保护功能。
端口 U 的控制
当 PUSEL 被清零时,端口 U(PU0、PU1 或 DP、DM)用作具有高电流驱动能力的通
用 IO,PUDIR 控制着端口 U 的输出使能。该端口既可用于输出,也可用于输入,当配置
为输入时,读取 PUIN0/1 的值可以获得输入值,如果用作输出,输出的值也会反映在
PUIN0/1 中。
当 PUDIR 置位时,端口 U 都被配置为输出口,使用 PUOUT0 和 PUOUT1 控制。当输
出高电平时,输出和 VBUS 同轨(电平一致),电流驱动能力比普通的 IO 口要高很多,具
体参数请参考相应芯片手册。PUDIR 的缺省值是 0,因此 PU0 和 PU1 在 USB 模块禁用时
呈高阻态。
1.2.2 USB 供电系统
USB 模块的供电系统内含双稳压器(3.3V 和 1.8V),当 5V 的 VBUS 可用时,允许
整个 MSP430 从 VBUS 供电。作为可选的,供电系统可以只为 USB 模块供电,也可以在一
个自供电设备中完全不被使用。供电系统的结构图如 Figure1.2。
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