USB接口芯片SL811HS在51单片机系统中的应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍了CYPRESS公司生产的主/从双工作模式USB接口芯片SL811HS的性能与内部结构,给出了SL811HS芯片在单片机系统中扩展USB接口的硬件电路,同时给出了该系统的USB驱动程序及实现U盘读写功能的应用程序。 关键词:SL811HS;USB接口;驱动程序;U盘读写 1 引言 USB(通用串行总线)是INTEL、DEC、MI-CROSOFT、IBM等公司联合提出的、最近几年逐步在PC领域广为应用的新型接口技术。USB接口通用性好、实时性强、传输方式多样、成本低、支持即插即用、易于扩展且便于使用,这些优点使其得到许多硬件厂商的青睐。目前各种类型的USB产品已大量涌入市场,同时也被广泛地用在PC机及嵌入式系统中。 USB的拓扑结构中居核心地位的是Host(也称为主机),任何一次USB数据传输都必须由主机发起和控制,所有的USB外设都只能和主机建立连接,任何两个外设之间或是两个主机之间无法直接通信。而目前,扮演主机角色的大多是个人电脑PC。而我们买到和使用的USB移动设备都是USB外设(device),如USB的移动硬盘、USB接口的数码相机等。所有这些设备都只能在PC上或通过PC来进行文件和数据交换。没有了PC,这些设备就“失灵”了(指数据交换的功能)。 51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术高可靠性、高性价比吸引了大量国内用户,被广泛应用于测控和自动化领域。用51系列单片机实现USB主机接口,进而实现对USB外设的控制,对提高整个系统的数据存储、数据传输、设备控制等性能都有很大的作用。本文使用51系列单片机W78E54和USB接口芯片SL811HS设计了一个USB主机接口,通过该接口可实现对USB外设U盘的读写控制,从而实现单片机数据采集系统的海量数据存储*。 2 SL811HS的结构性能 SL811HS是CYPRESS公司生产的、可支持全速数据传输的USB控制芯片该芯片采用28脚PLCC和48脚TQFP两种封装形式,且内含USB主/从控制器,支持全速(full-speed)/低速low-speed数据传输,并能自动识别低速或全速设备。SL811HS所提供的接口遵从USB1.1标准,可与微处理器、微控制器、DSPs相连,也可直接与ISA、PCMCIA及其它总线相连。SL811HS的数据接口与微处理器进行接口可提供8位数据I/O或双向DMA通道,并能以从机操作方式支持DMA数据传输。此外,通过中断支持还可以轻松地与Motorola、Intel 及其它众多类型的标准微处理器或微控制器相连。SL811HS内部有一个256字节的RAM,可用做控制寄存器或数据缓冲器。SL811HS的内部结构框图如图1所示。 3 和微控制器的硬件接口 图2所示是51系列微控制器W78E54与SL811HS的连接电路。在该设计硬件时,由于所选用的51系列单片机W78E54及其周围元件的工作电压为5V,而SL811HS的工作电压为3.3V,所以系统应同时提供5V和3.3V电源;虽然SL811HS可以使用12MHz晶振,但在实际使用过程中发现,如果晶振质量不太好,电路稳定性就会比较差,因此,设计时推荐使用48MHz晶振;由于SL811HS的中断请求输出的是高电平,因此需要用反向器把它变换成低电平以满足W78E54中断输入要求;此外,SL811HS是低电平复位;其USB插座的电源接口也应作500mA限流处理以保护系统。 4 软件设计 USB软件设计分为2部分,一是针对SL811HS芯片编写USB主机控制器驱动程序;二是系统调用驱动程序来完成U盘数据读写的应用程序。 4.1 主控制器驱动程序设计 USB设备驱动程序是开发USB外设的关键,USB协议的复杂性导致了USB驱动程序内容的多样性。本文只介绍主机完成U盘数据读写功能所需的主要模块,包括初始化模块、枚举模块、读字节模块、写字节模块、读缓冲区模块、写缓冲区模块等。 初始化模块用来设置SL811HS的主/从机工作模式、全速或低速工作方式、内部数据缓冲区结构等;而枚举主要是指主机监测到U盘插入时,主机和U盘之间产生的一个过程。当枚举发生时,主机首先自动发出查询请求,U盘回应这个请求,并送出设备的Verdor ID和Product ID然后由主机根据这两个ID装载相应的设备驱动程序,以完成枚举过程。通过枚举不但可为U盘设定设备地址,而且可以得到U盘端点的描述表及U盘支持协议,之后就可以根据U盘所属的子类及协议对U盘进行操作。 在本系统中,SL811HS占用的地址空间为0xA000-0xBFFF,下面的读写函数中采用“自动地址增加模式”来降低SL811HS读写设备时占用的系统资源: xdata unsigned char SL811_ADDR_at 0xA000; //USB主机控制寄存器地址 xdata unsigned char SL811_DATA _at_ 0xA001; //USB主机数据基址 void wr811(unsigned char address, unsigned char value) { SL811_ADDR = address; SL811 DATA = value;}  unsigned char rd811(unsigned char address) { SL811_ADDR = address; return SL811_DATA;} 下面是读写缓冲区的代码函数: // addr = 缓冲区起始偏移地址 // s = 进行缓冲区读写操作时的数据指针 // c = 进行缓冲区读写操作时的数据数量 void SL811BufRead(unsigned char addr, unsigned char *s, unsigned char c) { SL811_ADDR = addr; while(c--) { *s++= SL811_DATA;} } void SL811BufWrite(unsigned char addr, unsigned char *s, unsigned char c) { SL811 ADDR = addr; while (c--) { SL811_DATA=*s++;} } 4.2 应用程序设计 USB总线一般包含四种基本数据传输类型:控制传输、中断传输、批传输以及同步传输,本系统使用的是控制传输和批腀输。這面以爱国者迷你王U盘为例,介绍在该盘上建立目录及写文件的具体方法。 爱国者迷你王(64M)属Mass storage class,支持Bulk-only传输,命令集为SCSI传输命令集。Bulk-Only传输时,其命令、数据及状态均通过Bulk端点传送。爱国者迷你王(64M)有三个端点,端点0为缺省控制通道,端点1为Bulk out端点,端点2为Bulk in端点。首先要用read(读block 0)及 read capacity 命令读取U盘参数,随后即可对U盘进行读写。 其中dCBWSignature的值为43425355LSB,表示当前发送的是一个CBW;将dCBWTag的内容在状态阶段原样发送给HOST可以验证命令执行的是否正确;dCBWDataTransferLength为数据阶段要传送的字节数;BmCBWFlags表明数据阶段传送的方向;Re-served是保留位,通常可以置零;bCBWLUN用于指明该命令传送给哪个逻辑单元;BCBWCBLength为后续字符串中命令字节的长度,CBWCB为真正要传送的命令。CBW命令发出后,U盘从CBW中解析出CB-WCB然后执行相应的操作,之后返回一个CSW命令块,表明命令执行情况。爱国者迷你王(64M)每次至少读取或写入512字节,因此在改写某些字节时,必须把整个逻辑块一次读出,修改后再一次性写入。 用W78E54控制SL811HS来读写U盘的工作过程可以简单地概括为:当SL811HS从USB总线检测到U盘插入后,通过中断方式将此信息通知系统,系统通过调用枚举模块可以获得与此次传输有关的各种参数,并根据具体的传输参数调用数据读写模块以对SL811HS的控制寄存器和数据寄存器进行相应的操作,最终完成对U盘的读写。其写文件流程图见图3所示。 5 结束语 使用USB主机接口控制器SL811HS实现对U盘的读写,可为数据采集系统大容量数据存储提供一种通用、方便和可靠的解决方案,目前该方案已成功应用到笔者自主研发的温室环境信息采集系统中,并经过长时间测试证明了它的实用性和可靠性。由于SL811HS同时具有从机工作模式,因此,也可将此方案经简单修改后开发USB接口从设备,从而满足不同场合的需要。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/others/200703/9677.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved