基于LUFA開(kāi)源框架庫對AVR芯片進(jìn)行USB終端設備開(kāi)發(fā)

　　從示例可以看出，在LUFA框架下，bootloader的開(kāi)發(fā)有了極大的效率提升。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)簡(jiǎn)單地修改USB設備的描述頁(yè)信息，添加或修改相關(guān)的傳輸協(xié)議，即可快速開(kāi)發(fā)出符合需求的bootloader模塊。

　　● 設備開(kāi)發(fā)示例說(shuō)明

　　對于USB設備來(lái)說(shuō)，首先進(jìn)行USB枚舉設定(setup過(guò)程)，然后如果沒(méi)錯誤，就可以開(kāi)始USB設備的正常工作狀態(tài)了。既然LUFA已經(jīng)為開(kāi)發(fā)者做出了眾多可能的基本設置，開(kāi)發(fā)者只需要知道個(gè)大概流程，大多數事情都可以留給LUFA來(lái)做了。

　　首先，是0號端點(diǎn)(Endpoint 0)和控制傳輸模式。0號端點(diǎn)主要用于USB設備枚舉。在枚舉過(guò)程中，主機給設備分配相應的地址信息，同時(shí)也在讀取設備信息，如設備類(lèi)型。主機通過(guò)發(fā)送相應的控制指令給設備，設備回復相關(guān)信息給主機，完成握手通信，最后完成相關(guān)的設置。LUFA基本上能全自動(dòng)地完成所有的相關(guān)工作，開(kāi)發(fā)者只需要知道該怎么設置而已。如圖4。

　　接下來(lái)，是數據傳輸過(guò)程。當設定過(guò)程完成之后，數據傳輸過(guò)程的方向、可用端點(diǎn)的大小等基本信息已經(jīng)確定下來(lái)了。這個(gè)時(shí)候，設備和主機之間就能進(jìn)行正常的數據傳輸了。LUFA提供了多種不同的方式來(lái)接收數據包。通常來(lái)說(shuō)，設備端點(diǎn)收到數據之后，會(huì )向主機返回“ACK”指令，以告知數據包已收到，但是最終的一個(gè)“ACK”指令包則不會(huì )自動(dòng)回復，需要用戶(hù)在程序里面實(shí)現。不過(guò)，對于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，只需要認真研讀一下示例文件就可以理解，并得知實(shí)現方式。

　　以Demo/Device/ClassDriver/Keyboard/這個(gè)項目為例。文件Descriptors.c里面，記錄了USB設備的描述值，包括傳輸過(guò)程中的設備描述值，和枚舉階段的配置描述值，還有返回設備描述值調用的一個(gè)函數。這些相應參數，可在工程實(shí)踐中，按需修改。文件Keyboard.c里面，包含了程序的主入口main()函數。

　　main()函數中，SetupHardware()實(shí)現了基本的硬件初始化功能，值得注意的是USB_Init()函數。這個(gè)USB_Init()函數，是LUFA框架實(shí)現的一個(gè)函數。在這個(gè)函數中，它實(shí)現了USB接口相關(guān)的寄存器及I/O的初始化功能，調用了USB_ResetInterface()函數，以實(shí)現USB設備的相關(guān)設置。其中的一個(gè)功能是按照開(kāi)發(fā)的需要，初始化USB設備，使其成為USB控制器或USB設備，在此示例中，初始化為USB設備，調用USB_Init_Device()函數。USB_Init_Device()函數又調用了一個(gè)需要自己按需實(shí)現的函數CALLBACK_USB_GetDescriptor(...)(在Descriptors.c文件中)。至此，完成USB設備的初始化過(guò)程。

　　完成USB設備的初始化過(guò)程之后，就開(kāi)始了一個(gè)不斷循環(huán)的函數體。如果是想實(shí)現USB設備的相關(guān)功能，就把相關(guān)的功能模塊寫(xiě)入這個(gè)函數體內就可以了。以Demo/Device/ClassDriver/Keyboard/項目為例，這個(gè)循環(huán)體內包括兩個(gè)函數模塊：HID_Device_USBTask(&Keyboard_HID_Interface)和USB_USBTask()。前者，調用了一個(gè)函數CALLBACK_HID_Device_CreateHIDReport(...)，以記錄測試哪個(gè)按鍵被按下或松開(kāi)，并記錄下來(lái)。后者，純粹地把相應的按鍵信息按照USB協(xié)議的要求發(fā)送出去。實(shí)現相關(guān)的USB通信。

　　因此，如果此時(shí)需要完成一個(gè)矩陣鍵盤(pán)，那么只需要在CALLBACK_HID_Device_CreateHIDReport(...)之內，插入相應的矩陣鍵盤(pán)掃描語(yǔ)句，延時(shí)消抖功能等，即可實(shí)現開(kāi)發(fā)需求。其他的設備，如USB音頻設備，U盤(pán)，鼠標等，也是類(lèi)似的實(shí)現方式。

　　4 結語(yǔ)

　　對于開(kāi)發(fā)者而言，LUFA開(kāi)源框架庫不僅能幫助快速完成相應的項目開(kāi)發(fā)，如果能細讀其代碼，還可以大大地提高相應的編程水平。同時(shí)，LUFA開(kāi)源框架庫的引入，大大地降低了在AVR單片機上開(kāi)發(fā)USB設備的門(mén)檻，極大地提高開(kāi)發(fā)效率，并且減少了開(kāi)發(fā)過(guò)程中的調試測試時(shí)間，增加了系統的穩定性。其示例文檔豐富，入門(mén)容易，代碼優(yōu)美穩定，邏輯架構完美。因此，無(wú)論是出于項目開(kāi)發(fā)的需要，還是能力提升的需要，都可以好好研究或閱讀LUFA開(kāi)源代碼，借鑒其開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，做出更好更快更優(yōu)質(zhì)的工程項目。

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