輕松駕馭嵌入式USB設計--USB完全解決方案全新登場(chǎng)

ToolStick開(kāi)發(fā)平臺

　　ToolStick開(kāi)發(fā)平臺是Silicon Labs公司提供的一個(gè)低價(jià)位的MCU評估開(kāi)發(fā)平臺，它可以使MCU所有的引腳都可以引出，不同的MCU做在不同的子卡上，子卡即Daughter卡，開(kāi)發(fā)不同的MCU即選擇不同的子卡。圖5所示的是一個(gè)完整的ToolStick工具，左邊的Base Adapter可以與任何Silicon Labs的MCU進(jìn)行通信，通過(guò)USB Debug接口和PC相連；右邊的是Daughter卡，是MCU產(chǎn)品開(kāi)發(fā)板，不同的MCU所用Daughter卡不同。Toolstick軟件和安裝方法可以在Silicon Labs公司的網(wǎng)站上找到，包括Silicon Labs的IDE，Keil公司2KB代碼的評估板，C語(yǔ)言編譯器，參考代碼以及應用終端軟件等等。

　　Toolstick開(kāi)發(fā)平臺將一個(gè)完成的開(kāi)發(fā)系統包括在USBStick里，可以幫助工程師在現場(chǎng)演示如何使用Silicon Labs公司MCU，如何編程仿真和下載程序，Toolstick平臺整個(gè)應用方法如圖5所示，PC側IDE通過(guò)Base Adapter仿真調試功能對子卡上的單片機進(jìn)行在線(xiàn)調試，同時(shí)安裝在PC側的ToolStick終端軟件可以通過(guò)Base Adapter上單片機的UART口、GPIO口跟子卡上的單片機的UART口、GPIO口進(jìn)行通訊，數據的收發(fā)在這個(gè)軟件上都可以顯示出來(lái)。ToolStick插上PC以后，電源LED點(diǎn)亮，C8051F326執行的是USB調試器和跟USB通信的功能，調試的時(shí)候程序的運行和停止都會(huì )在Run，Stop LED顯示出來(lái)，SocketConnector是和子卡相連的接口。

　　圖6是C8051F330子卡的硬件圖。其中包括兩個(gè)LED，一個(gè)指示MCU的3.3V供電是否正常，另一個(gè)接在P1.39上給客戶(hù)作實(shí)驗用；IDIC輸出側接電阻，將電流信號轉換成電壓，通過(guò)轉動(dòng)電位器可以給ADC輸入0-3.3V之間的電壓。C8051F330所有的I/O口都可以引出的，更方便客戶(hù)的測試和實(shí)驗。

問(wèn)答選編

　　問(wèn)：為任何一個(gè)微控制器添加USB口，有沒(méi)有最簡(jiǎn)單的通 用方案？

　　答：最簡(jiǎn)單的方案就是，使用Silicon Labs公司的CP210x系 列產(chǎn)品，不需要做USB的軟件開(kāi)發(fā)，直接將UART口轉 變成USB接口。

　　問(wèn)：以往的USB實(shí)現，往往都是通過(guò)加一個(gè)芯片，一般都是 支持usb1.1，兼容usb2.0，請問(wèn)本產(chǎn)品的特點(diǎn)在哪里？

　　答：Silicon Labs公司的單片機將USB2.0的功能集成到單 片機上，使系統方案更加簡(jiǎn)潔、可靠。在手持設備上使用 的話(huà)，單芯片的優(yōu)勢更加明顯。

　　問(wèn)：我們設計的智能設備用于電力系統，原設計是每相用一 個(gè)F310的UART接口，三相的三個(gè)接口通過(guò)串行總線(xiàn) 接口一個(gè)匯總的UART接口（第4個(gè)UART），通過(guò)第4 個(gè)接口對外部通信，請問(wèn)如果用F340等芯片的USB接 口可以嗎？有沒(méi)有更好的方案？

　　答：通過(guò)F340的USB接口可以完成跟外部通信的任務(wù)，另 外F340的2個(gè)UART口也可以完成2相的通信，還需 要軟件模擬一個(gè)UART口。

　　問(wèn)： C8051F34x MCU進(jìn)行A/D轉換時(shí)，可以實(shí)時(shí)把轉換后 的數據傳輸到PC嗎? 有多長(cháng)的延遲時(shí)間呢？
　　答：可以。使用中斷，可以快很多。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，還得看你 F34X里的任務(wù)和軟件代碼，還有PC機側的響應時(shí)間(中 斷、定時(shí)、輪詢(xún)、任務(wù)多少)。

　　問(wèn)：在應用方面，協(xié)議中是不是要同時(shí)用到幾種傳輸模式？ 控制傳輸是不是必需用到的？

　　答：對，每種USB的傳輸模式中，都會(huì )有控制傳輸。其他的 傳輸類(lèi)別，可以根據你的應用來(lái)選擇。

　　問(wèn)：把傳統的USB主控移植到嵌入式裝置中，需要理清的 問(wèn)題是不是比較多？

　　答：不會(huì )，使用SILICON LABS的USB可以省掉很多麻煩。 在MCU或PC機側，我們都有USBEXPRESS、VCP等等 驅動(dòng)程序來(lái)支持。實(shí)際上與USB接口有關(guān)的東西，你們 的應用程序基本上是不會(huì )涉及的。

　　問(wèn)：采用USB方案實(shí)現實(shí)時(shí)數據采集的最高采集信號頻率 能到多少？應該如何考慮系統的優(yōu)化和抗干擾問(wèn)題？

　　答：這個(gè)取決于需要通過(guò)USB傳輸有關(guān)信號的信息的頻 率。當帶有USB中斷管道時(shí)，僅僅1ms發(fā)送一次請求， 這種情況需要考慮到MCU在多個(gè)周期內取樣一次外部 信號。

　　我們的USB案例是基于降低端點(diǎn)1USB路徑花費的時(shí) 間量而優(yōu)化的，對于其他MCU任務(wù)將會(huì )考慮最大時(shí)間量。

　　問(wèn)：兩個(gè)問(wèn)題，首先是調試時(shí)，有時(shí)需要將JTAG或兩線(xiàn)接口 和目標板電氣隔離，能否用光電隔離的辦法(如6N137)， 能否提供解決方案？第二，不用KEIL時(shí)，不能進(jìn)行軟仿 真，能否增添此方面的功能？

　　答：第一個(gè)問(wèn)題，只要隔離是雙向的并且支持高達幾百KHz 的速度，使用隔離器就是安全的。
第二個(gè)問(wèn)題，Keil是為Silicon Labs的MCU提供仿真器 的唯一廠(chǎng)商。我們的MCU具有實(shí)時(shí)硬件調試的性能，因 此典型應用我們推薦使用在實(shí)際硬件上調試。這樣可以 提供更高精度的仿真，目前沒(méi)有計劃增加仿真器支持Sili - con Labs IDE。

　　問(wèn)：在使用USB/UART橋接方案的時(shí)候，經(jīng)常會(huì )出現UART 找不到的問(wèn)題，請問(wèn)一般是由哪些原因造成的？

　　答：如果一個(gè)器件操作已經(jīng)打開(kāi)，則PC無(wú)法找到CP210x。 如果一個(gè)PC應用已經(jīng)打開(kāi)一個(gè)操作，并且器件沒(méi)有連 接到PC，但是這個(gè)操作也不會(huì )被關(guān)閉，器件也不能被檢 測到。PC應用時(shí)，必須在器件重新連接之前關(guān)閉操作。

　　問(wèn)：塊傳輸中的HIGH SPEED能達到53.2Mbyte/sec，這已 經(jīng)接近USB2.0理論上的極限值了，能否實(shí)現這個(gè)速度的 傳輸？與哪些因素有關(guān)?

　　答：Silicon Labs的MCU不支持高速，僅僅可以支持USB 全 速（48 MHz時(shí)鐘速度）和USB 低速（6 MHz時(shí)鐘）。保持 固件路徑小是達到高吞吐率的一個(gè)要求，除非是在必要 情況下，數據不可以在不同的存儲空間移動(dòng)。

　　問(wèn)：C8051F340芯片功耗怎樣，能用于低功耗手持式便攜儀 器嗎？

　　答：C8051F340 MCU的功耗量示于數據手冊的表3.1（33 頁(yè)）。如果器件僅僅用于USB傳輸，可以將其設置在低 功耗模式，這樣當不用USB傳輸時(shí)幾乎不需要電流。當 與PC相連接時(shí)，可以從USB主機獲取電源，如果MCU 用于采集數據或其他功能，振蕩器可以配置成低速運行 從而降低功耗。此外為了實(shí)現低功耗，還有一個(gè)片上低 頻率振蕩器。

　　問(wèn)：不同速率的USB設備互聯(lián)，會(huì )出現什么問(wèn)題？常常遇 到USB設備能檢測到，但是不能識別，是信號完整性的 問(wèn)題嗎？有沒(méi)有很好的解決辦法？

　　答：首先是USB集線(xiàn)器和USB主機支持連接不同速率的 USB設備（全速USB或高速USB），而一些USB集線(xiàn)器 僅僅可以在USB全速模式下工作。其次，如果PC可以 檢測到一個(gè)設備，但是不能識別，可能USB描述符或者 信號集成存在問(wèn)題。推薦先使用USB分析器檢查USB 枚舉結果，如果枚舉正確，再檢查信號集成。