基于A(yíng)N2131QC USB固件程序設計
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關(guān) 鍵 詞:EZ-USBAN2131QC;基本框架;USB接口;固件程序設計
隨著(zhù)USB接口的推出，它正在逐漸成為計算機外圍設備一種主流接口，所以USB接口的開(kāi)發(fā)也越來(lái)越得到關(guān)注。在其開(kāi)發(fā)中，固件程序的開(kāi)發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節，它是USB設備運行的核心，響應各種USB設備請求，完成各種數據交換工作和事件的處理，直接影響產(chǎn)品的數據傳輸速率。固件程序也是開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)，因此本文介紹其基本框架和其基本的程序設計。
1 AN2131QC的主要特點(diǎn)
AN2131QC是基于USB 1.1的外設通訊控制芯片
主要特點(diǎn)：
(1)4時(shí)鐘周期的8051內核；
(2)2個(gè)快速存儲器到存儲器的數據發(fā)送指針；
(3)多個(gè)USB數據傳輸中斷；
(4)8 kB內部RAM，支持外部存儲器；
(5)軟配置，方便固件程序升級；
(6)32個(gè)輸入輸出管道，支持1024B的同步數據傳輸。
2 AN2131QC的數據傳輸方式
USB總線(xiàn)的數據傳送是通過(guò)管道來(lái)完成的，當外圍設備接到總線(xiàn)上時(shí)，地址是由主機隨機分配的，信息的交換通過(guò)4種方式實(shí)現。
(1)控制傳輸
主要作用是建立主機和USB外設之間的聯(lián)系管道和USB外設的狀態(tài)反映，不能用于傳輸信息數據。AN2131QC的端點(diǎn)O用于控制傳輸。
(2)批量傳輸
主要用于傳輸長(cháng)度不大于64個(gè)字節，而且需要周期性傳輸的數據塊，具有錯誤重發(fā)功能，可以動(dòng)態(tài)地利用可獲得的USB總線(xiàn)帶寬。
(3)中斷傳輸
對于一個(gè)規定的時(shí)間里傳輸一個(gè)中等數量的數據是很有用，因為它將保證主機在最短的延遲里響應或發(fā)送數據。
(4)同步傳輸
可以1次傳輸長(cháng)度不超過(guò)1 024 B的數據塊，主要用于傳輸大批量的實(shí)時(shí)數據，例如音頻數據，不支持錯誤重發(fā)。
3 框架函數
框架函數一般都提供有交互的掛鉤，可以用來(lái)方便用戶(hù)添加完成特定的功能代碼。所謂函數掛鉤，就是應用程序之間的橋梁，就好比用鉤子在應用程序之間建立聯(lián)系。函數掛鉤非常簡(jiǎn)單，其所能完成的功能也非常有限，但可以根據實(shí)際需要向函數中添加代碼，以實(shí)現特定的功能?？蚣芎瘮捣譃?類(lèi)：任務(wù)分配、標準設備請求和USB中斷處理。
3.1 任務(wù)分配
(1)D_Init( )
該函數可在框架初始化期間被調用。在設備重枚舉和任務(wù)調度啟用前調用該函數，可用于初始化用戶(hù)的全局狀態(tài)變量。在該函數中，用戶(hù)可設置整體狀態(tài)變量的初始值，并可規定各種端點(diǎn)資源的使用(包括中斷)以及配置外圍接口的輸入／輸出等。
(2)TD_Poll( )
在設備工作期間，該函數可被重復調用。它包含一個(gè)執行外設功能的狀態(tài)機。該函數在高優(yōu)先級的任務(wù)處理完成后便可返回。然而，如果不能從該函數中返回，則，框架將不能響應設備請求和USB掛起事件。如果某項任務(wù)需要大量的處理時(shí)間，則應將該任務(wù)分為若干小任務(wù)，并通過(guò)對該函數的多次調用來(lái)分批處理。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/353730.htm(3)TD_Suspend( )
該函數可在框架進(jìn)入掛起狀態(tài)之前被調用。函數中應該包括使設備進(jìn)入低功耗狀態(tài)的程序，然后返回TRUE。當然，可以讓該函數返回FALSE，以阻止設備進(jìn)入掛起狀態(tài)。
(4)TD_Resume( )
該函數可在設備被外部喚醒事件喚醒且框架程序恢復處理后被調用。此時(shí)，設備將恢復到正常的操作方式。
3.2 設備請求
設備請求函數一般具有如下形式：
該函數主要對來(lái)自主機的命令及請求進(jìn)行處理(如分析描述符表)，以確定新的配置接口和端點(diǎn)。
3.3 USB中斷
由于在固件程序中提供有中斷服務(wù)例程接口，因此，開(kāi)發(fā)者只要在需要處理的中斷服務(wù)例程接口中加入自己編寫(xiě)的中斷服務(wù)代碼，即可完成對相應中斷請求的服務(wù)。這些中斷服務(wù)例程接口函數的形式為：
4 固件程序
4.1 固件的定義
載有在用戶(hù)環(huán)境中不能加以改變的計算機程序及數據的器件。包含在固件中的計算機程序和數據歸類(lèi)為軟件；載有計算機程序和數據的電路歸類(lèi)為硬件。固件程序就是硬件中的軟件部分，通過(guò)執行該軟件可以實(shí)現特定的硬件功能。通常的固件程序是將一段程序存儲在ROM上，設備啟動(dòng)之后自動(dòng)引導配置特定的芯片，使之完成特定的功能。
4.2 固件程序設計
Cypress公司提供EZ-USB固件程序框架，用于加速開(kāi)發(fā)基于EZ-USB芯片的外設。固件程序采用Keil C編寫(xiě)，主要包括2個(gè)文件，一個(gè)是任務(wù)調度和設備請求分析程序fw.c，其中包含了固件執行的入口，一般不用修改；一個(gè)是USB外設功能程序periph.c，包括用戶(hù)初始化函數、標準設備請求函數、完成外設功能的USB中斷處理函數。用戶(hù)只需提供設備描述符表并鏈接進(jìn)來(lái)，再編寫(xiě)完成外設功能的代碼，就可以開(kāi)發(fā)出一個(gè)功能完善的USB外設。例如要使用AN2131QC的塊輸入端點(diǎn)2完成快速讀操作，其固件編寫(xiě)步驟如下：
(1)按照USB描述符表樣例Dser.a51中的格式，按順序依次修改設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符。
(2)修改periph.c程序中初始化函數TD_Init()，進(jìn)行端點(diǎn)使能與中斷允許設置。
void TD_Init(void)
{
IN2VAL=bmEP2; // 使輸入端點(diǎn)2有效
IN2IEN=bmEP2; ///使能端點(diǎn)中斷
USBBAV=bmAVEN; //使能自動(dòng)向量
EA=1; //使能8051中斷
Rwuen=TRUE; //使能遠程喚醒
}
(3)修改periph.c中的塊輸入端點(diǎn)2的中斷函數ISR_Ep2 in()，填加用戶(hù)功能代碼，完成塊讀傳輸。
在KeilμVision2下調試，即可生成bulk.HEX。
5 結 語(yǔ)
當前，USB設備的開(kāi)發(fā)已成為熱點(diǎn)，縮短研發(fā)周期、提高開(kāi)發(fā)效率是開(kāi)發(fā)者追求的目標。選擇EZ-USB芯片，利用EZ-USB程序框架，可以大大加快USB設備固件程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
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