基于AVR单片机的通用USB接口模块设计

1基于AVR单片机的通用USB接口模块设计障[日牲期：猪20完08工-6汉-2权5猾]呀来源盲：中南电网战

忽作者轻：张抵洪，里董秀蜡成催[字架体：蜡大妨刮中夕绞小怀]1引言USB接口以其数据传输快、连接简单、易于扩展、支持热插拔等特点已成为外设与PC通信的主要方式之一。随着嵌入式系统的开展，嵌入式微处理器需增加通用的USB接口，以便实现与PC等USB主机系统的通信。针对这样的需求，这里采用PHILIPS公司的USB接口器件PDIUSBD12和Atmel公司的AVR系列单片机ATmega8设计一种通用的USB接口模块。该模块可方便为各种嵌入式微处理器增加USB接口，从而实现与USB主机系统的高速通信。2系统硬件设计该系统模块的控制核心是AVR高速单片机ATmega8。AVR单片机是新一代基于哈佛结构的高速RISC微控制器，具有速度快、价格低、可靠性高，I／O口线驱动能力强和片内集成外设资源丰富等特点，其内部集成有可进行ISP下载编程的Flash，EEPROM、熔丝位和锁定位。AVR单片机的ISP下载电缆制作简单、本钱低廉，还有免费的下载软件(例如PonyProg)支持。PDIUSBD12是一款高性价比USB接口器件，完全符合USB1.l标准，易于与各种微处理器接口。悲系统荣模块护AV翁R单赏片机妈与P垫DI哀US米BD村12友的电央路连貌接如耀图1私所示溜。糊由图士1看鲜出，咸由于惯AV块R单逃片机经具有器高速槐性，泽可利软用I墓／O跟端口真线以午软件感方式串模拟衣PD皱IU即SB歼D1雪2的震时序经，对造其读愚写。精这种垒方式携可根枯据不大同的粘微处狡理器段速度裂灵活阁控制骑PD跳IU振SB梢D1及2的宫时序拍和地惩址，堵无需报译码匀电路怜，从投而简内化硬圣件设榜计，诉降低欣本钱厚。聋由于汇AT佩me教ga配8片坐内集北成了织UA龟RT爽，S无PI餐，I蓝2C烧等接参口，扩该接罩口模套块可破利用狐这些涉接口倒与其形他系贴统通数信，爱使得胁该接劝口模圈块成际为通候用的碎接口围转换秘器。庆其系虾统硬宾件结产构框悦图如境图2贺所示碎。衔3屑US助B固袄件程汇序设园计嘉本系抓统模嗽块的福US恭B固泡件程廊序采筛用符鞠合A券NS进I到C标今准的沃GC油C编酿译器汇设计尼，结坛合分毛层次考的模鞠块化应结构屯，可裳移植谢性强免，只谜需稍炼微修月改硬浓件接尿口层正即可拍将其似移植走到别软的硬掌件平拴台，艳可重扫复利湾用代挑码。焰US应B固评件程勾序设剂计是晓基于钥状态熟机和无标准漆的前封后台胁式程格序架卸构。蹲整个蒸同件中程序奔的模猎块化蔽层次律结构话如图华3所印示。窝首先胡编写美硬件超接口纠层h断al氧.c帝和P稍DI捐US污BD首12旧器件骆的命毕令接恐口层内，以衔供上嫌层模贱块调荐用。穷硬件户接口盐层含测有对唱PD盾IU仆SB浙D1借2写喝指令飞和读锅写数使据的称函数浓，以庄供上养层模基块调鲜用。届当C躲PU掩不同凉时，办只需首修改起这些恒函数肤即可金。由洪于C妙PU毒访问懂PD背IU标S-覆BD虚12穷与普销通存展储器切一样泥，只适需根抄据硬吨件连订接关烘系，饥在硬叛件抽嘱象层盏中编犬写对奔PD药IU酷SB渗D1月2写角指令馋、写弯读数争据的龙函数双，供讯上层已调用皂即可楚。实王现P移DI玉US夺BD仔12第的命迎令接蛾口层锅需调艰用硬黄件抽直象层尚函数另，供银上层柿模块挺调用唐。再者设计虚前后焰台程卸序及伞标准订设备惰请求贫程序闻模块趟。抢先利钥用C抵语言旺的共草用体晕与位凶域定替义一原个全维局状细态变机量如锁下所芬示：匠用户液可根帅据需养要增晌加相寄应的制状态梁标志派位，称如U央AR漂T，避SP挡I，芦I含2C犹等接誓口收晌发数必据完言成标根志来键满足喝各种殖情况心下的锹需要应，然岂后定袋义一剧个结史构体肃变量繁用于桶存放测US攻B的首标准晶设备隙请求考。破在前壤台主望程序扇中首绒先初致始化昼全局稠变量皆和其麦他外素围设遮备，绒然后扛在w不hi馅le萌(1怀)的誉死循革环中陈检测尊状态府变量禾值有蕉无变捏化，气根据蓄不同虚的状凶态变滔量值杨调用错下层赵的相再应函邻数完做成相逃关操尚作。锁在后皱台的负中断洁效劳系程序持中，拖根据渐读取就的中苍断寄网存器怒值一斜方面牛将P茶DI灰US衔BD近12枯接收朵到的摘数据炒移入羊CP引U内蠢存或咳将内与存中钉的数阿据写撞入P乱DI矮US呀BD亡12蜜发送溜端点城的缓院冲区宾；另冠一方考面根峡据具政体情爪况改婶变状从态变念量值歼。雾以下盛给出置了前叔台主佳程序危的程雁序代垂码：巷以下胖为后禽台中帽断服盐务程械序：虑当前喂台主妙程序何检测威到状思态变三量收叨到S件ET垄UP尺包事留件b膀Ev过en匠t_徒fl程ag晋s.谋bi惯ts缎.s竿et械up制_p尸ac趋ke拨t为坝1时骆，该胀标志苹位清害零，这再调妄用标殃准设主备请蛾求模特块s歼td闸re非q.灶c的么co赵nt驳ro集l_耽ha萍nd谁le播r(键)函久数完呈成对霞US傲B设示备的滨枚举并。仓设计典标准缓设备线请求云模块添，首杠先利森用结称构体困定义垫US取B枚今举所进需的许各种螺描述湖符，脊以供认不同久设备初请求追使用已，其筑次编猴写1桐1个肿标准钥的设焦备请在求处埋理函闲数。己本层咳请求谜模块冒重要除函数坟是协倘议控搬制子锦程序分co律nt奖ro医l缠ha邻n-械dl辩er丑()斧，它伯根据游Co匀nt树ro赌lD湖at卷a中涛标识部的不紧同U皮SB普设备式请求斑类型掉调用还11青个函滨数中杂的任从意一抄个。煤除此触之外予，本逮层请努示求登模块抄还实畏现中花断服鞠务程蚊序调烤用的吼控制板端点膛接收告与发跑送中涌断处粉理函紧数。奏上述亭各函梁数及凳Co幅nt稍ro贩lD荒at贫a变段量间球关系框如图野4所恋示。员4掘系统险集成冈与应镜用睛4.惊1士PC俘机驱屈动程史序与掠应用劲程序选的设步计福利用给该系勇统模求块实两现P砍C机宪通讯摄，需桃对P确C机航编写辜相关霉驱动恶程序理和应些用程亮序，戚可利煎用D寸ri殿ve换rS傲tu项di业o软料件生桂成该集系统赔模块切在W评in煎do细ws误环境裤下的树驱动基程序场。应朗用程束序的约设计猛可使凯用诸笨如V软B、恢VC信、D东el判ph仍i以币及应缩用普咐遍的屯虚拟租仪器梁软件井开发呀工具鸣La滔bV聋IE深W等档软件聪开发盾工具赠，直押接调南用驱涌动程躺序生享成的结动态旁链接秀库中冈的A迹PI势函数愤，可掠根据型具体误任务忘编写泰相关朋应用燃程序跌。歼4.勺2烟应用厚于其晓他系打统盏利用块AV饥R单模片机福的多践种外擦设接矛口特羞点，犬例如倒UA拴RT侦、S安PI泛、I络2C劣接口讽等可聪以有眨效地旁实现辜与其坟他微途处理龟器的扬通信画，将太该模喇块嵌躲入各笛种系押统，包实现丘与其找他器奴件的胆通讯氏。固驻件程炊序中富预留恳有U告AR锦T、裕SP泳I、式I2饮C等樱接口挥程序逃，只肠需通涛过简逐单的佣跳线辜连接松就可铃选择膝相应述的接戏口，猾从而硬实现源应用璃系统咸增加塌US香B接残口。赚4.浙3倚固件姨程序茂移植香其他危平台附由于所固件我程序帜最大撇限度叛考虑病到可倚移植凝性，省所以找将固壤件程叛序稍果加修投改即宫可应币用于理各种里已拥掘有C辅语言浪编译犁器的天微处猴理器撒，实群现P坚DI胡US牧BD太12哑直接宾与微攻处理邪器的警通讯旗。姿移植钳固件献程序哗主要演工作肉有：煮根据穗硬件尖连接广关系调，修虑改硬季件抽奔象层怒中的阶3个孤读写辱函数右，实拆现C即PU齿与器茅件之趋间的歪通信冈；通径过调哭用P滋DI肥US贺BD伯12袜命令萝接口棵层的搂读取饲芯片锣ID薯函数侄返回碑值是胸否为溉0x柏10语12盲，测竹试C久PU诸与器厕件之借间的付通讯创是否图正常卷。胆5严在数浊据采墙集器盛中的崭应用块由于拍AT果me读ga伤8片塔内集求成有银逐次妖比拟慕型A亏DC适，具丰有6晨路的劫模拟纷输入位通道牙，所批以只甘需要谦针对燥采集阵的物惭理量构选用连相应题传感津器，的并将恩输出讲信号逗调整浮至0雪～V油cc节的范彩围内盒就可很利用何该模拘块实成现U颗SB清数据流采集底器。龄AV踏R单云片机单集成苏有A悦DC壁自带辫采样拣保持狼电路狐，具申有内胁部参袖考电五压和柔基于瑞睡眠芬模式涌的噪涨声抑躲制器腹，从家而大吹大提甜高A秋DC萌精度阵，实尺现高仰精度臭的数哥据采粪集。脖而设殿计只辩需在印相应苍的固道件程嫂序巾围增加客获取原AD去C结拐果的垮函数扮，并尽设置枯相应金的状迟态标客志位假设即可贱完成圾US惹B数熄据采扛集器脏的设劝计。享6茅结束值语摧以A芽Tm疫eg扑a8向和P谊DI独