基于TMS320C54xx DSP的USB接口實(shí)現

通用串行總線(xiàn)USB(Universal Serial Bus)應用由三部分組成：具有USB接口的PC系統、能夠支持USB的系統軟件和使用USB接口的設備。USB應用采用通用連接技術(shù)，實(shí)現外設的簡(jiǎn)單快速連接，借以達到方便用戶(hù)、降低成本、擴展PC機連接外設范圍的目的。USB的特點(diǎn)如下：

(1)連接靈活、使用方便 現在計算機系統連接外圍設備的接口并無(wú)統一的標準，如鍵盤(pán)用PS/2接口，打印機用25針的并行接口等。USB則將這些不同的接口統一起來(lái)，由一組微小的矩型插座和軟件構成。用戶(hù)插入外設后，計算機系統能夠自動(dòng)識別接入的外設，而不需要重新啟動(dòng)系統，用戶(hù)可以帶電插拔；為USB設計的驅動(dòng)程序和應用軟件可以自動(dòng)啟動(dòng)，無(wú)需用戶(hù)干預USB設備，也不涉及IRQ沖突等問(wèn)題；USB單獨使用自己的保留中斷，不會(huì )同其它設備爭用PC機的有限資源。

(2)為外設提供電源 USB能自動(dòng)識別外設所需的電源，并通過(guò)USB電纜向該設備供電(最高可達500mA)。

(3)速度快 USB的最高傳輸率可達12Mbit/s，比串口速度快100倍，比并口速度快近10倍。USB端口的傳輸速率比目前PC機平臺上的任何其它類(lèi)型端口的傳輸速率都快。預計今后USB的速度將會(huì )提高到100Mbit/s以上。

(4)支持多媒體 USB提供了對電話(huà)的兩路數據支持，它可支持異步及等時(shí)數據傳輸，使電話(huà)可與PC機集成，共享語(yǔ)音郵件及其它功能。由于USB音頻信息生成于計算機外，因而減少了電子噪音干擾聲音質(zhì)量的機會(huì )，從而使音頻系統具有更高的保真度。

1 USB接口芯片AN2131Q

目前市場(chǎng)上USB接口芯片很多，使用較為廣泛的是Crypress公司的AN2131系列的USB接口芯片AN2131Q。AN2131Q具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)基于RAM的軟系統解決方案(SOFT，RAM BASED)，不需要ROM或其它的固化存儲器，而只使用片內的程序/數據RAM。通過(guò)主機下載的方式來(lái)配置USB接口，因而使接口系統的修改和升級變得非常簡(jiǎn)單，使外設硬件的更新和升級變得更為方便。

(2)數據吞吐量完全達到USB協(xié)議要求，可以向用戶(hù)提供足夠的端口、緩沖區和傳輸速度；提供USB協(xié)議要求的全部四種傳輸方式(控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸)，可以滿(mǎn)足用戶(hù)對各種類(lèi)型數據傳輸的需求。

(3)片上的串行接口處理機(SIE)完成大部分的USB協(xié)議操作，使用戶(hù)可以擺脫復雜的協(xié)議細節，簡(jiǎn)化了用戶(hù)配置代碼，加快了開(kāi)發(fā)過(guò)程。

(4)內嵌增強型8051處理器，兼容8051指令系統；一個(gè)指令周期僅需四個(gè)時(shí)鐘周期，可提供標準8051三倍以上的處理能力；雙數據指針，方便數據塊搬移；使用片內RAM作為數據/程序存儲器，非復用數據/地址總線(xiàn)，使程序執行速度更快，并且其同外部器件的連接更加簡(jiǎn)單。

(5)休眠模式可以降低系統功耗，延長(cháng)器件的使用壽命。

AN2131Q的功能框圖如圖1所示。

USB收發(fā)器和PC機的接口只有四根導線(xiàn)：+5V、GND、D+、D-。數據以12Mb/s的全速信號或者以1.5Mb/s的低速信號在D+和D信號線(xiàn)上差分傳輸。收發(fā)器固化在芯片上，不需要外部電路，最多只需要用來(lái)選擇全速或者低速的上拉電阻。

串行接口引擎(SIE)通過(guò)包排序、信號產(chǎn)生及檢測、CRC產(chǎn)生及校驗、NRZI數據編碼、位填充以及包標識產(chǎn)生及解碼等功能塊處理USB通信協(xié)議，并保證傳送到USB電纜上的數據字節以L(fǎng)SB開(kāi)頭。

AN2131Q采用通用的8051微控制器及片上RAM，其編程語(yǔ)言為51系列單片機的通用語(yǔ)言，使用方便。