USBN9604及其在USB接口设计中的应用
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2020-12-08
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USBN9604及其在及其在USB接口设计中的应用接口设计中的应用
1引言 USB通用串行总线是近年兴起的一种通信方式。USB协议1．1版规定了低速(1．5Mb／s)和全速(12Mb／
s)两种速率，目前大部分USB器件支持该协议。2000年USB2．0白皮书出台后，其速度最高可达480Mb／s。该
总线是由Compaq、Intel、Microsoft、NEC四公司共同提出，并得到了众多厂商的支持。USB接口具有安装方
便、高速、灵活、低成本、易扩展，支持热插拔等优点，已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。 2
USBN9604 USBN9604是NationalSemiconductor公司设计生产的一款较新型的专用USB通信控制芯片，是US-
BN9602的
1引言
USB通用串行总线是近年兴起的一种通信方式。USB协议1．1版规定了低速(1．5Mb／s)和全速(12Mb／s)两种速率，目前大
部分USB器件支持该协议。2000年USB2．0白皮书出台后，其速度最高可达480Mb／s。该总线是由Compaq、Intel、
Microsoft、NEC四公司共同提出，并得到了众多厂商的支持。USB接口具有安装方便、高速、灵活、低成本、易扩展，支持
热插拔等优点，已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。
2 USBN9604
USBN9604是NationalSemiconductor公司设计生产的一款较新型的专用USB通信控制芯片，是US-BN9602的改进产品，同时
在时钟产生电路的复位机制上又较USBN9603有所改进。USBN9604支持全速传输，可满足USBl．0和1．1协议。它具有8位
并行接口，可支持DMA、MICROWIRE／PLUS。图1是US-BN9604的结构框图。其主要特点如下：
工作频率为48MHz，但外部只需接24MHz晶振，因为芯片内部有倍频电路，因而可得到48MHz时钟。
可由编程时钟发生器编程产生不同的频率时钟，以作为外部器件(如CPU)的时钟信号。
带有串行引擎接口(SⅢ)，可实现USB物理层和信号层协议的转换，主要有CRC校验／产生、PID校验／产生、位填充／解除
填充、地址识别、握手评估／产生、并串转换等。
带有7个端点的USB功能控制器，每个端点对应一个FIFO。其中端点0是双向控制端点(FIFO 8字节深)，另有3个发送端点：
EPl(16)、EP3(16)和EP5(64)以及3个接收端点EP2(16)、EP4(16)和EP6(64)。
USBN9604内部有64个映射到内存的寄存器，主要有主控制寄存器(MCNTRL)、时钟配置寄存器(CCONF)、主事件寄存器
(MAEV)、转换事件寄存器ALTEV)、接收发送事件寄存器(RXEV、TXEV)以及各端点的控制寄存器和收发数据及状态寄存器
等。固件的大部分功能就是完成对此寄存器组的读写，实现对接口的配置、接口状态的转换以及数据在外设和计算机之间的传
输等。
3 USB接口的硬件实现
51单片机与USBN9604的并行连接有两种方式，即非复用方式和复用方式。它们可通过设置引脚MODE0、MODEl来选择。在
非复用方式时，可用控制引脚CS、RD、WR、地址引脚A0和双向数据线D[7：0]实现相应的地址读写。而在复用方式时，则
使用控制引脚CS、RD、WR、地址锁存信号ALE和双向数据线D[7：01实现其地址读写。本设计采用复用方式进行数据交
换。
图2所示是89C51单片机和USBN9604的接口电路，该电路由一片89C51单片机、USBN9604、时钟振荡电路以及相应的外围
电路组成。其中USBN9604通过外部中断INT0与89C51单片机进行通信。
4 USB接口的软件实现
设备固件是设备运行的核心，可采用C语言设计。其主要功能是控制USBN9604接受并处理USB驱动程序的请求(如各种标准
请求)、接收／_k传数据。当主程序完成CPU和USBN9604的初始化后，可用while循环等待外部中断。中断处理程序可在给出
中断人口后跳出中断。所有的USB事物处理都在函数USB-ISR中完成。图3所示是USB-ISR程序框图。在USB-ISR中，通过程
序可读取USBN9604中的主事件寄存器(MAEV)，并判断中断原因，包括收发事件的发生、总线状态的改变以及握手信号的产
生等，同时可根据不同原因进入相应函数。另外也可通过函数具体实现各种USB标准的请求、端点0的接收和发送以及其它端
点的收发和总线状态的改变等。
5 设备驱动程序
目前较流行的驱动程序编写软件主要有DDK、VtoolsD和WinDriver等，其中WinDfiver相对比较简单，并可满足开发USB驱动
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