USB接口设计课件

1、嵌入式系统接口设计与应用,1,PPT学习交流,USB设计本课程的主要内容,2,PPT学习交流,主要内容,USB接口结构 USB系统简介 Device-S3C44B0 Device-PDIUSBD12 USB设计,3,PPT学习交流,USB接口结构,USB（Universal Serial Bus） S3C44B0内不含USB控制器。 因此，需要外扩USB控制器。 常用USB控制器：PDIUSBD12，USBN9603，CH371，CH375、CY7C68013,MPU S3C44B0,USB 接口,USB控制器 PDIUSBD12,DB/AB/CB,USB BUS,4,PPT学习交流,USB系

2、统简介,USB系统的特点 USB=Universal Serial Bus，最多可连接127台外设，由于USB支持热插拔，即插即用的优点，所以USB接口已经成为计算机的标准接口。 USB有两个规范：USB1.1和USB2.0。目前USB2.0已经普及，只有在容量小、对速度要求不高的产品中才会使用USB1.1接口，影碟机基本都使用USB2.0接口。 USB传输徐率：USB1.1的最高数据传输率为12Mbps，USB2.0则提高到480Mbps。 USB1.1和USB2.0物理接口完全一致，数据传输率完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。,5,PPT学习交流,USB系统简介,USB

3、系统的特点 USB可以通过连接线为设备提供最高5V，500mA的电力。 如果USB相关产品标注为USB 2.0 Full Speed，则是USB 1.1；如果标注为USB 2.0 High Speed，才是真正的USB 2.0。 USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mbps，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题。,6,PPT

4、学习交流,USB系统简介,USB系统的特点 USB接口有3种类型： - Type A：一般用于PC - Type B：一般用于USB设备 - Mini-USB：一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等,7,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的组成 一个USB系统主要被定义为三个部分 USB的互连； USB的设备； USB的主机。 USB系统分主从结构，HOST和DEVICE，一个HOST可以接126 个设备； USB设备传输速率 低速(1.5M)：Low Speed 全速(12M)： Full Speed 高速(480M)：High Speed NEXT,8,PPT学习交流

5、,USB系统简介,USB系统的组成 USB传输方式：用D+/D-差分方式； USB电缆：USB1.1和USB2.0中没明确说明电缆长度，USB1.0规定低速长：3米，全速长：5米 信息包：(最大长度为1024 字节)； 令牌包； 数据包； 握手包。 NEXT,9,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的组成 传输类型： 控制传输； 块传输； 中断传输； 同步传输。 设备枚举：标准设备请求，类设备请求 完成连接USB设备过程，主机发送请求并向设备分配地址，设备向主机发送所请求内容，来完USB 设备配置，然后设备可以使用了。 NEXT,10,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的组成 设

6、备类：(为定位合适的设备驱动程序) 1、音频设备类 2、通信设备类 3、HID 设备类 4、显示设备类 5、海量存储设备类 6、电源设备类 7、打印设备类 8、集线器设备类 NEXT,11,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的组成 USB的主机 在任何USB系统中，只有一个主机。USB和主机系统的接口称作主机控制器；主机控制器可由硬件、固件和软件综合实现的。根集线器是由主机系统整合的，用以提供更多的连接点。 USB的设备 网络集线器，向USB提供了更多的连接点； 功能器件：为系统提供具体功能，如U盘。,12,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的协议 USB总线属一种轮讯方式的总

7、线，主机控制端口初始化所有的数据传输。 每一总线执行动作最多传送三个数据包： 令牌包：在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。 信息包：在传输开始时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送 握手包：接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送成功。 NEXT,13,PPT学习交流,USB系统简介,USB系统的协议 两种类型的通道： 发送

8、端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。 流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型，端口特性（如方向和缓冲区大小）有关。多数通道在USB设备设置完成后即存在。 USB中有一个特殊的通道缺省控制通道，它是消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。,14,PPT学习交流,Device- S3C44B0,S3C44B0不含USB控制器 需要采用并行口与外扩USB控制器接口 选用：PDIUSBD12 NEXT,15,PPT学习交流,Device-S3C44B

9、0,S3C44B0引脚- um_s3c44box.pdf,16,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,PDIUSBD12-08.pdf 器件特性 Complies with the Universal Serial Bus specification Rev. 1.1 Compliant with most Device Class specifications High-speed (2Mb/s) parallel interface to any external microcontroller or microprocessor Fully autonomous DMA o

10、peration Integrated 320 bytes of multi-configuration FIFO memory,NEXT,17,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,器件特性 Double buffering scheme for main endpoint increases throughput and eases real-time data transfer Software controllable connection to the USB bus Programmable clock frequency output Internal Power-

11、on reset and low-voltage reset circuit Available in SO28 and TSSOP28 pin packages,NEXT,18,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,器件特性 Higher than 8 kV in-circuit ESD protection lowers cost of extra components Operation with dual voltages: 3.3 0.3 V or extended 5 V supply range of 4.0 to 5.5 V Multiple interrupt

12、modes to facilitate both bulk and isochronous transfers. 周立功,19,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,器件封装,NEXT,SO28 and TSSOP28 pin packages,20,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,21,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,引脚定义,NEXT,22,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,标注符号说明 O2: Output with 2 mA drive OD4: Output Open Drain with 4

13、 mA drive OD8: Output Open Drain with 8 mA drive IO2: Input and Output with 2 mA drive O4: Output with 4 mA drive.,23,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,引脚定义说明 USB总线控制器PDIUSBD12的D+和D-引脚分别串接一个22的电阻和电感，其中电感起到电源滤波的作用； 在自供电系统中，当USB电缆断开与主机的连接时D+和D-分别为悬浮状态。在噪声环境下，例如在扫描仪中有许多高电流的元件，D+和D-的状态可能由于感应噪声而发生变化，会误以为是主机产生的恢复

14、信号，从而使PDIUSBD12错误的退出挂起状态，需要将D+接一个1M的下拉电阻，D-接一个1M的上拉电阻。,24,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,引脚定义说明 PDIUSBDl2的晶振采用6MHz的普通晶振，经过PDIUSBDl2的内部倍频以后，实际的内部时钟为24MHz。晶振电路使用的电容值是不一样的，一个是22pf，一个是68pf。工作时GL引脚所接的发光二极管将会发光，表示正常工作。,25,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,26,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,27,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,28,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,推荐电路,NEXT,29,PPT学习交流,Device- PDIUSBD12,推荐电路 从机接口：带1M