利用USBXpress開發(fā)包簡化應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)USB通信設(shè)計

傳統(tǒng)的USB設(shè)備驅(qū)動程序編寫異常復(fù)雜，程序員往往很難入手。SILICON Laboratories公司提供的USBXpress開發(fā)包大大簡化了USB通信的應(yīng)用和相關(guān)驅(qū)動程序的開發(fā)，只要做好開發(fā)前的準備工作，USBXpress開發(fā)包完全可以實現(xiàn)USB通信的所有功能。本文介紹USB通信開發(fā)的全過程，以及在開發(fā)過程中需要注意的事項。（主要針對設(shè)備端USB通信進行講解）

1、USBXpress簡介

由SILICON Laboratories公司推出的USBXpress開發(fā)包涵蓋了主機端和設(shè)備端的所有函數(shù)功能，支持C8051F32X、C8051F34X和CP210X設(shè)備的USB通信。USBXpress開發(fā)包中包含主機端的設(shè)備驅(qū)動、主機端設(shè)備驅(qū)動安裝程序、主機端的動態(tài)鏈接庫（DLL）和設(shè)備端的函數(shù)庫文件。

設(shè)備端的函數(shù)庫文件提供了支持C805IF32X和C8051F34X設(shè)備USB通信的API函數(shù)，這些函數(shù)可以在Keil uVision3編譯環(huán)境下被編譯通過。編譯前需要在工程中添加相關(guān)的文件，詳見下文。

設(shè)備端函數(shù)庫中主要的API函數(shù)如下：

USB Clock Start（） -初始化USB時鐘

USB Init（）-USB接口初始化

Block Write（） -向Buffer中寫數(shù)據(jù)

Block Read（） -從Buffer中讀數(shù)據(jù)

Get Interrupt Source（）-獲取API函數(shù)的中斷標志值

USB Int Enable（） -允許API函數(shù)中斷

USB Int Disable（） -不允許API函數(shù)中斷

USB Disable（） -不允許USB接口通信

USB Suspend（） -延緩USB中斷

2、設(shè)備端的電路設(shè)計

（1）USB插座引腳識別

在沒備端電路設(shè)計的過程中，對USB插座引腳必須對應(yīng)連接，否則將直接影響到與主機端的通信。USB插座一般分為A型插座和B型插座，如圖1所示，其引腳說明如表1所列。

（2）基于C8051F340的USB通信電路

基于C8051F340的USB通信電路如圖2所示。

（3）USB通信電路說明

①電路中的D-和D+不應(yīng)連接其他負載電路，因為任何負載將影響數(shù)據(jù)線路上的電流，從而影響數(shù)據(jù)傳輸，直接后果將導(dǎo)致主機端無法識別設(shè)備。

②JTAG口線中的VDD引腳為+3 V輸入，輸入電壓過大將損壞器件。USB插口引腳與C8051F340引腳應(yīng)對應(yīng)連接，不要有誤。

③C8051F340的VBUS、REGIN和VDD引腳的連接有多種方式（穩(wěn)壓器配置），詳見表2。

3、設(shè)備端的驅(qū)動程序設(shè)計

在Keil uVision3編譯環(huán)境下，用USBXpress 工具包中的API函數(shù)設(shè)計設(shè)備端的USB通信，前提是在工程中添加C8051F340．h、USB_API．h和USBX_F34X．LIB文件（USBXpress工具包提供相關(guān)文件）。

下面介紹設(shè)備端USB的數(shù)據(jù)傳輸。在進行數(shù)據(jù)傳輸之前，必須對USB時鐘和USB接口初始化：

（1）USB接口初始化參數(shù)定義

①USB_VID，16位二進制賣主ID號，一般用SILICONLab的ID號（OXl0C4）。

②USB_PID，16位二進制產(chǎn)品ID號，一般USBXpress規(guī)定為OXEA61。

④USB_ProductStr，BYTE型指針，指向描述產(chǎn)品的字符串，不能為空。

⑤USB_SerialStr，BYTE型指針，指向描述序列號的字符串，不能為空。

⑥USB_MaxPower，BYTE型，說明總線最大電流，極限為500 mA。若取值0x32，則表示最大電流為100 mA。

⑦USB_PwAttributes，BYTE型，用于供電配置。如果設(shè)備自己供電第6位置“1”，若為總線供電則為“O”。如果設(shè)備提供弱上拉作用，第5位置“l(fā)”，位0～4必須為“O”，位7必須為“1”。

⑧USB_bcdDevice，無符號int型，用BCD碼表示設(shè)備的版本號，如2．13版為Ox0213。

（2）USB中斷函數(shù)

設(shè)備端USB通信中API函數(shù)的功能，都在一個中斷模塊里面實現(xiàn)，為此必須提供一個中斷向量。其中，0x008B（Interrupt 17）是F34X設(shè)備的中斷向量。在main函數(shù)中，只有允許了USB中斷（調(diào)用USB Int Enable函數(shù)），才能進入中斷。一旦進入中斷服務(wù)程序，必須先獲得中斷標志（調(diào)用Get_Interrupt_Source函數(shù)，返回BYTE型中斷標志），后續(xù)操作根據(jù)獲得的中斷標志值與工具包自定義的中斷標志值判斷執(zhí)行。自定義的中斷標志值主要有：USB_RESET（復(fù)位中斷）、TX_COMPLETE（發(fā)送完成中斷）、RX_COMPLETE（允許接收中斷）、DEVICEOPEN（設(shè)備實例在主機端打開）、DEVICE SUSPEND（延緩信號）等。

中斷函數(shù)如下：

在main函數(shù)中進行初始化之后，若中斷允許，通過函數(shù)Block_write來發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不能超過4096。發(fā)送結(jié)束后將觸發(fā)中斷，從而進入中斷服務(wù)程序進行判斷操作。如果主機端向設(shè)備端的Buffer寫入數(shù)據(jù)完成，也將觸發(fā)中斷，判斷執(zhí)行Block_Read操作將Buffer中的數(shù)據(jù)存入指定的存儲單元。

發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：Block_write（數(shù)據(jù)存儲單元首地址，發(fā)送的字節(jié)數(shù)）。

（3）主機端USB應(yīng)用程序設(shè)計

在VC++6．O編譯環(huán)境下開發(fā)主機端的USB通信應(yīng)用程序，需要注意在編譯之前向工程中添加開發(fā)包提供的SiUSBXp．dll、SiUSBXp．h和SiUSBXp．lib文件。

為了能讓主機端識別USB設(shè)備并與之通信，在運行應(yīng)用程序之前，要安裝主機端的驅(qū)動程序（開發(fā)包已提供）。安裝了驅(qū)動程序，主機端才能識別USB設(shè)備，在設(shè)備管理器中可以找到USB設(shè)備的相關(guān)描述信息。

對USB設(shè)備的描述信息，除了可以修改設(shè)備端發(fā)送過來的描述符之外，還可以修改在主機端驅(qū)動安裝目錄下*．inf文件中的信息。

結(jié)語

本文詳細介紹了USB通信的開發(fā)過程、電路設(shè)計和設(shè)備端的驅(qū)動設(shè)計，簡單說明了USBXpress開發(fā)包在主機端應(yīng)用的條件設(shè)置。所有設(shè)計思路和方法都通過了實驗驗證，可以直接用于工程項目開發(fā)。通過此方法，程序員可以很容易地進行一系列USB通信應(yīng)用的設(shè)計和編程。

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