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傳統的USB設備驅動程序編寫異常復雜，程序員往往很難入手。SILICON Laboratories公司提供的USBXpress開發包大大簡化了USB通信的應用和相關驅動程序的開發，只要做好開發前的準備工作，USBXpress開發包完全可以實現USB通信的所有功能。本文介紹USB通信開發的全過程，以及在開發過程中需要注意的事項。(主要針對設備端USB通信進行講解) 1 USBXpress簡介 由SILICON Laboratories公司推出的USBXpress開發包涵蓋了主機端和設備端的所有函數功能，支持C8051F32X、C8051F34X和CP210X設備的USB通信。USBXpress開發包中包含主機端的設備驅動、主機端設備驅動安裝程序、主機端的動態鏈接庫(DLL)和設備端的函數庫文件。 設備端的函數庫文件提供了支持C805IF32X和C8051F34X設備USB通信的API函數，這些函數可以在Keil uVision3編譯環境下被編譯通過。編譯前需要在工程中添加相關的文件，詳見下文。 設備端函數庫中主要的API函數如下： USB Clock Start() -初始化USB時鐘 USB Init()-USB接口初始化 Block Write() -向Buffer中寫數據 Block Read() -從Buffer中讀數據 Get Interrupt Source()-獲取API函數的中斷標志值 USB Int Enable() -允許API函數中斷 USB Int Disable() -不允許API函數中斷 USB Disable() -不允許USB接口通信 USB Suspend() -延緩USB中斷 2 設備端的電路設計 (1)USB插座引腳識別 在沒備端電路設計的過程中，對USB插座引腳必須對應連接，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+不應連接其他負載電路，因為任何負載將影響數據線路上的電流，從而影響數據傳輸，直接后果將導致主機端無法識別設備。 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引腳應對應連接，不要有誤。 ③C8051F340的VBUS、REGIN和VDD引腳的連接有多種方式(穩壓器配置)，詳見表2。 3 設備端的驅動程序設計 在Keil uVision3編譯環境下，用USBXpress 工具包中的API函數設計設備端的USB通信，前提是在工程中添加C8051F340．h、USB_API．h和USBX_F34X．LIB文件(USBXpress工具包提供相關文件)。 下面介紹設備端USB的數據傳輸。在進行數據傳輸之前，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位二進制產品ID號，一般USBXpress規定為OXEA61。 ③USB_MfrStr，BYTE型指針，指向描述廠商的字符串，不能為空。 若定義BYTE USB MfrStr[]={ }，數組中第1個數說明數組中元素的個數(元素個數=字符串元素個數*2+2)，第2個數說明字符串描述符的類型，0起間隔作用。以下的字符串定義同上。 ④USB_ProductStr，BYTE型指針，指向描述產品的字符串，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。如果設備自己供電第6位置“1”，若為總線供電則為“O”。如果設備提供弱上拉作用，第5位置“l”，位0～4必須為“O”，位7必須為“1”。 ⑧USB_bcdDevice，無符號int型，用BCD碼表示設備的版本號，如2．13版為Ox0213。 (2)USB中斷函數 設備端USB通信中API函數的功能，都在一個中斷模塊里面實現，為此必須提供一個中斷向量。其中，0x008B(Interrupt 17)是F34X設備的中斷向量。在main函數中，只有允許了USB中斷(調用USB Int Enable函數)，才能進入中斷。一旦進入中斷服務程序，必須先獲得中斷標志(調用Get_Interrupt_Source函數，返回BYTE型中斷標志)，后續操作根據獲得的中斷標志值與工具包自定義的中斷標志值判斷執行。自定義的中斷標志值主要有：USB_RESET(復位中斷)、TX_COMPLETE(發送完成中斷)、RX_COMPLETE(允許接收中斷)、DEVICEOPEN(設備實例在主機端打開)、DEVICE SUSPEND(延緩信號)等。 中斷函數如下： 在main函數中進行初始化之后，若中斷允許，通過函數Block_write來發送數據，發送數據的字節數不能超過4096。發送結束后將觸發中斷，從而進入中斷服務程序進行判斷操作。如果主機端向設備端的Buffer寫入數據完成，也將觸發中斷，判斷執行Block_Read操作將Buffer中的數據存入指定的存儲單元。 發送數據的函數原型為：Block_write(數據存儲單元首地址，發送的字節數)。 (3)主機端USB應用程序設計 在VC++6．O編譯環境下開發主機端的USB通信應用程序，需要注意在編譯之前向工程中添加開發包提供的SiUSBXp．dll、SiUSBXp．h和SiUSBXp．lib文件。 為了能讓主機端識別USB設備并與之通信，在運行應用程序之前，要安裝主機端的驅動程序(開發包已提供)。安裝了驅動程序，主機端才能識別USB設備，在設備管理器中可以找到USB設備的相關描述信息。 對USB設備的描述信息，除了可以修改設備端發送過來的描述符之外，還可以修改在主機端驅動安裝目錄下*．inf文件中的信息。 結語 本文詳細介紹了USB通信的開發過程、電路設計和設備端的驅動設計，簡單說明了USBXpress開發包在主機端應用的條件設置。所有設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。通過此方法，程序員可以很容易地進行一系列USB通信應用的設計和編程。 |
