基于CC2531的USB接口設計

1 CDC類(lèi)簡(jiǎn)介

在USB的文件中，定義了將某種相同屬性的設備整合在一起的群體，稱(chēng)之為類(lèi)。這樣做可以同時(shí)開(kāi)發(fā)該類(lèi)的驅動(dòng)程序，提高了驅動(dòng)程序的復用性。CDC類(lèi)是通信設備類(lèi)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是專(zhuān)為各種通信設備定義的子類(lèi)。根據應用場(chǎng)合的不同，CDC類(lèi)可以分成以下不同的模型：POST(傳統純電話(huà)業(yè)務(wù))模型、ISDN模型和Networking(網(wǎng)絡(luò ))模型。其中，POST模型又可以分為DL(直接線(xiàn)控制)模型、AC(抽象控制)模型、Datapump(數據泵)模型、T(電話(huà))模型。CDC類(lèi)的結構如圖1所示。采用TI公司的第二代SOC芯片CC2531,實(shí)現了基于USB接口的虛擬串口通信，并以溫度監測系統將其引入到實(shí)際工程中來(lái)。

圖1 CDC類(lèi)結構圖

此外，CDC又由CommunicatiON Interface Class(通信接口類(lèi))和Data Interface Class(數據接口類(lèi))組成。通信接口類(lèi)主要負責設備的管理和控制，數據接口類(lèi)則負責數據的傳輸。不同的模型端點(diǎn)需求不同，對系統所用的抽象控制模型來(lái)說(shuō)，通信接口類(lèi)需要一個(gè)控制端點(diǎn)(Control Endpoint)來(lái)管理設備的枚舉、虛擬串口的波特率和數據類(lèi)型的設置。數據接口類(lèi)的需求相對比較靈活，本例中采用一個(gè)塊傳輸 IN端點(diǎn)和一個(gè)等時(shí)傳輸OUT端點(diǎn)。

2 CC2531芯片簡(jiǎn)介

CC2531是TI公司針對2.4 GHz ISM頻帶推出的第二代支持ZigBee/IEEE 802.15.4協(xié)議的片上集成芯片。其內部集成了高性能射頻收發(fā)器、工業(yè)標準增強型8051 MCU內核、256 KB Flash和8 KB RAM;具有1個(gè)USB全速接口、2個(gè)USART、8位和16位定時(shí)器、看門(mén)狗定時(shí)器、8路輸入可配置的12位ADC、21個(gè)GPIO、AES128協(xié)同處理器;硬件支持CSMACA、數字化的RSSI/LQI和強大的DMA功能，具有電池監測和溫度感測功能。

CC2531全速USB接口的結構如圖2所示。其特性如下：

◆ 全速操作(12 Mbps);

◆ 6個(gè)端口，端口0為控制端點(diǎn)，其余5個(gè)為數據傳輸端點(diǎn);

◆ 具有1 KB SRAM(FIFO)存儲USB數據包;

◆ 端口支持的數據包大小為8~512字節;

◆ 支持雙緩沖傳輸模式。

圖2 USB接口結構圖

端點(diǎn)0(EP0)為控制端點(diǎn)，枚舉階段的通信都是通過(guò)該端口完成的。端點(diǎn)1~5(EP1~5)可以通過(guò)SFR配置為等時(shí)、塊、中斷3種傳輸方式。其中塊傳輸端點(diǎn)和中斷傳輸端點(diǎn)對應的USB寄存器設置是一樣的，但在固件方面具有不同的屬性。同時(shí)為了加快數據傳輸，還可以使用雙緩沖模式。在配置各個(gè)端點(diǎn)的屬性之前，必須通過(guò)特殊寄存器USBINDEX來(lái)選擇不同的端點(diǎn)，以此來(lái)選擇當前進(jìn)行配置的端點(diǎn)寄存器組。

3 USB通信的實(shí)現

CC2531的USB硬件連接很簡(jiǎn)單，如圖3所示。采用USB總線(xiàn)供電方式，通過(guò)電壓轉換芯片AM11173.3為硬件電路提供3.3 V電壓(圖中未畫(huà)出)。由于該設備為全速設備，因此D+信號線(xiàn)通過(guò)電阻上拉。

圖3 CC2531的USB硬件連接