第4章 USB通用串行總線

1、lUSB系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 l USB系統(tǒng)的接口信號(hào)和電氣特性系統(tǒng)的接口信號(hào)和電氣特性 l USB數(shù)據(jù)流類型和傳輸類型數(shù)據(jù)流類型和傳輸類型 l USB交換的包格式交換的包格式 l USB設(shè)備狀態(tài)和總線枚舉設(shè)備狀態(tài)和總線枚舉 l USB外圍芯片及應(yīng)用外圍芯片及應(yīng)用 l USB接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) l使用使用USB，用戶不需要擴(kuò)展插卡，無(wú)須了解，用戶不需要擴(kuò)展插卡，無(wú)須了解DIP開關(guān)設(shè)開關(guān)設(shè)置、跳線、中斷置、跳線、中斷IRQ設(shè)置、設(shè)置、DMA通道及通道及IO地址等細(xì)節(jié)，地址等細(xì)節(jié)，無(wú)須開發(fā)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。無(wú)須開發(fā)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。l連接連接USB外設(shè)只需簡(jiǎn)單地插

2、上插座即可，甚至不需關(guān)外設(shè)只需簡(jiǎn)單地插上插座即可，甚至不需關(guān)閉電源，真正閉電源，真正“即插即用即插即用”。 l得到得到400多家大公司的支持，開發(fā)了多家大公司的支持，開發(fā)了USB電信產(chǎn)品、外電信產(chǎn)品、外設(shè)及軟件。設(shè)及軟件。 l傳輸波特率傳輸波特率(即傳輸速率即傳輸速率)為為1.5Mb/s12Mb/s(USB2.0的的速率達(dá)到速率達(dá)到480Mb/s)，通過(guò)，通過(guò)Hub最多可連接最多可連接127個(gè)外設(shè)。個(gè)外設(shè)。 USB系統(tǒng)系統(tǒng) 組成組成 USB硬件硬件 USB主控制器主控制器/根集線器根集線器 USB集線器集線器 USB設(shè)備設(shè)備 USB軟件軟件 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 USB驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程

3、序 USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序主控制器驅(qū)動(dòng)程序 USB的物理接口有兩種類型：的物理接口有兩種類型：A口和口和B口口B口外形圖口外形圖(公口公口)lUSB總線包括總線包括4根信號(hào)線根信號(hào)線: GND:地線地線 -黑色黑色 D+: 信號(hào)線信號(hào)線-綠色綠色 D-: 信號(hào)線信號(hào)線-白色白色 VCC:電源線電源線-紅色紅色與機(jī)器的連接方法與機(jī)器的連接方法 lUSB主機(jī)或根主機(jī)或根Hub對(duì)設(shè)備提供的對(duì)地電源電壓為對(duì)設(shè)備提供的對(duì)地電源電壓為475525V，設(shè)備吸入的最大電流值為，設(shè)備吸入的最大電流值為500mA。當(dāng)。當(dāng)USB設(shè)備第一次被設(shè)備第一次被USB主機(jī)檢測(cè)到時(shí)，設(shè)備從主機(jī)檢測(cè)到時(shí)，設(shè)備從USB Hub吸入

4、的電流值應(yīng)小于吸入的電流值應(yīng)小于100mA。lUSB設(shè)備有兩種供電方式，自給方式設(shè)備有兩種供電方式，自給方式(設(shè)備自帶電源設(shè)備自帶電源)和和總線供給方式。總線供給方式。USB Hub采用自給方式。采用自給方式。lUSB主機(jī)有一個(gè)獨(dú)立于主機(jī)有一個(gè)獨(dú)立于USB的電源管理系統(tǒng)的電源管理系統(tǒng)(APM)。USB系統(tǒng)軟件與主機(jī)電源管理系統(tǒng)交互來(lái)處理諸如掛系統(tǒng)軟件與主機(jī)電源管理系統(tǒng)交互來(lái)處理諸如掛起和喚醒等電源事件。為了節(jié)省能源，對(duì)于暫時(shí)不用起和喚醒等電源事件。為了節(jié)省能源，對(duì)于暫時(shí)不用的的USB設(shè)備，電源管理系統(tǒng)將其置為掛起狀態(tài)，等有設(shè)備，電源管理系統(tǒng)將其置為掛起狀態(tài)，等有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，再喚醒設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸

5、時(shí)，再喚醒設(shè)備。 lUSB串行數(shù)據(jù)是用串行數(shù)據(jù)是用NRZI(None Return Zero lnvert，非，非歸零反向碼歸零反向碼)進(jìn)行編碼的，編碼過(guò)程在數(shù)據(jù)傳輸之前完進(jìn)行編碼的，編碼過(guò)程在數(shù)據(jù)傳輸之前完成，數(shù)據(jù)傳輸采用差分方式傳輸，傳輸?shù)侥康姆降臄?shù)成，數(shù)據(jù)傳輸采用差分方式傳輸，傳輸?shù)侥康姆降臄?shù)據(jù)再被解碼。對(duì)數(shù)據(jù)編碼和采用差分信號(hào)傳輸有助于據(jù)再被解碼。對(duì)數(shù)據(jù)編碼和采用差分信號(hào)傳輸有助于確保數(shù)據(jù)的完整性和消除噪聲干擾。確保數(shù)據(jù)的完整性和消除噪聲干擾。 lUSB數(shù)據(jù)由二進(jìn)制數(shù)字串構(gòu)成，數(shù)據(jù)由二進(jìn)制數(shù)字串構(gòu)成，bit序列串構(gòu)成序列串構(gòu)成（有七（有七種），域構(gòu)成種），域構(gòu)成，包構(gòu)成，包構(gòu)成（IN、

6、OUT、SETUP），事），事務(wù)最后構(gòu)成務(wù)最后構(gòu)成（中斷傳輸、并行傳輸、批量傳輸和控制（中斷傳輸、并行傳輸、批量傳輸和控制傳輸）。傳輸）。USB數(shù)據(jù)最小單位，可分為七個(gè)類型：1、同步域同步域（SYNC），8位，固定為0000 0001，用于同步2、標(biāo)識(shí)域標(biāo)識(shí)域（PID），4位標(biāo)識(shí)符+4位標(biāo)識(shí)符反碼，表明包的類型和格式。（USB的標(biāo)識(shí)碼有16種）3、地址域地址域（ADDR）：7位，代表了設(shè)備在主機(jī)上的地址。4、端點(diǎn)域端點(diǎn)域（ENDP），4位。5、幀號(hào)域幀號(hào)域（FRAM），11位，每一個(gè)幀都有一個(gè)特定的幀號(hào)，幀號(hào)域最大容量0 x800，對(duì)于同步傳輸有重要意義。6、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域（DATA）：長(zhǎng)度為0

7、1023字節(jié)，在不同的傳輸類型中，數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度各不相同，但必須為整數(shù)個(gè)Byte。7、校驗(yàn)域校驗(yàn)域（CRC）：對(duì)令牌包和數(shù)據(jù)包中非PID域進(jìn)行校驗(yàn)。標(biāo)識(shí)域標(biāo)識(shí)域 = 標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)碼 + 標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)碼l 標(biāo)識(shí)碼由四位數(shù)據(jù)組成，可以表示標(biāo)識(shí)碼由四位數(shù)據(jù)組成，可以表示16種標(biāo)識(shí)碼。在種標(biāo)識(shí)碼。在USB1.1規(guī)范規(guī)范里，只用了里，只用了10種標(biāo)識(shí)碼，種標(biāo)識(shí)碼，USB2.0使用了使用了16種：種： 幀開始包格式 接受和發(fā)送包的格式 l標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)USB設(shè)備請(qǐng)求命令是用在控制傳輸中的設(shè)備請(qǐng)求命令是用在控制傳輸中的“初始設(shè)置步初始設(shè)置步驟驟”里的數(shù)據(jù)包階段（即里的數(shù)據(jù)包階段（即DATA0，由八個(gè)字節(jié)構(gòu)成），共，由八

8、個(gè)字節(jié)構(gòu)成），共有有11個(gè)，大小都是個(gè)，大小都是8字節(jié)，具有相同的結(jié)構(gòu)，由字節(jié)，具有相同的結(jié)構(gòu)，由5個(gè)字段構(gòu)個(gè)字段構(gòu)成（字段是標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令的數(shù)據(jù)部分），結(jié)構(gòu)如下（括號(hào)成（字段是標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令的數(shù)據(jù)部分），結(jié)構(gòu)如下（括號(hào)中的數(shù)字表示字節(jié)數(shù)，首字母中的數(shù)字表示字節(jié)數(shù)，首字母bm,b,w分別表示位圖、字節(jié)分別表示位圖、字節(jié)、雙字節(jié)）：、雙字節(jié)）：bmRequestType(1) + bRequest(1) + wvalue(2) + wIndex(2) + wLength(2)D7D6 D5D4 D3 D2 D1 D01011100100其他其他00011000100000100000設(shè)設(shè)備備到到主主

9、機(jī)機(jī)主主機(jī)機(jī)到到設(shè)設(shè)備備保保留留值值用用戶戶定定義義的的命命令令類類請(qǐng)請(qǐng)求求命命令令標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)請(qǐng)請(qǐng)求求命命令令值值保保留留接接收收者者為為其其他他接接收收者者接接收收者者為為端端點(diǎn)點(diǎn)接接收收者者為為設(shè)設(shè)備備接接收收者者為為設(shè)設(shè)備備各字段意義：各字段意義：1、請(qǐng)求類型、請(qǐng)求類型bmRequestType：D7D6D5D4D3D2D1D02、請(qǐng)求命令代碼、請(qǐng)求命令代碼bRequest：在標(biāo)準(zhǔn)：在標(biāo)準(zhǔn)USB命令中，每一個(gè)命命令中，每一個(gè)命令都定義了編號(hào)，編號(hào)的值就為字段的值，編號(hào)與命令名稱令都定義了編號(hào)，編號(hào)的值就為字段的值，編號(hào)與命令名稱如下。命令代碼是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求命令的核心，它們決定了如下。命令代

10、碼是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求命令的核心，它們決定了11個(gè)個(gè)USB標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令：標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令：0） 0 GET_STATUS：用來(lái)返回特定接收者的狀態(tài)：用來(lái)返回特定接收者的狀態(tài)1） 1 CLEAR_FEATURE：用來(lái)清除或禁止接收者的某些特性：用來(lái)清除或禁止接收者的某些特性2） 3 SET_FEATURE：用來(lái)啟用或激活命令接收者的某些特性：用來(lái)啟用或激活命令接收者的某些特性3） 5 SET_ADDRESS：用來(lái)給設(shè)備分配地址：用來(lái)給設(shè)備分配地址4） 6 GET_DEscriptOR：用于主機(jī)獲取設(shè)備的特定描述符：用于主機(jī)獲取設(shè)備的特定描述符5） 7 SET_DEscriptOR：修改設(shè)備中有關(guān)的描述符，

11、或者增加新的描述符：修改設(shè)備中有關(guān)的描述符，或者增加新的描述符6） 8 GET_CONFIGURATION：用于主機(jī)獲取設(shè)備當(dāng)前的配置值：用于主機(jī)獲取設(shè)備當(dāng)前的配置值7） 9 SET_CONFIGURATION：用于主機(jī)指示設(shè)備采用的要求的配置：用于主機(jī)指示設(shè)備采用的要求的配置8） 10 GET_INTERFACE：用于獲取當(dāng)前某個(gè)接口描述符編號(hào)：用于獲取當(dāng)前某個(gè)接口描述符編號(hào)9） 11 SET_INTERFACE：用于主機(jī)要求設(shè)備用某個(gè)描述符來(lái)描述接口：用于主機(jī)要求設(shè)備用某個(gè)描述符來(lái)描述接口10） 12 SYNCH_FRAME：用于設(shè)備設(shè)置和報(bào)告一個(gè)端點(diǎn)的同步幀：用于設(shè)備設(shè)置和報(bào)告一個(gè)端點(diǎn)的

12、同步幀OUTOUTOUTINININDATA0DATA0DATA1DATA1DATA0/1DATA0/1批量寫批量寫批量讀批量讀SETUPOUTOUTOUTININININOUTSETUPDATA0DATA0DATA0DATA0DATA1DATA1DATA1DATA1DATA0/1DATA0/1SETUPDATA0INDATA1控制寫控制寫控制讀控制讀非數(shù)據(jù)非數(shù)據(jù)控制控制初始設(shè)置初始設(shè)置初始設(shè)置初始設(shè)置控制數(shù)據(jù)段控制數(shù)據(jù)段狀態(tài)信息狀態(tài)信息狀態(tài)信息狀態(tài)信息狀態(tài)信息段的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息段的數(shù)據(jù)包包PID總是為總是為DATA1l數(shù)據(jù)流類型數(shù)據(jù)流類型 1）控制信號(hào)流：用于當(dāng)）控制信號(hào)流：用于當(dāng)USB設(shè)備加

13、入系統(tǒng)時(shí)，設(shè)備加入系統(tǒng)時(shí)，USB系統(tǒng)軟件與系統(tǒng)軟件與設(shè)備之間建立起控設(shè)備之間建立起控 制信號(hào)流來(lái)發(fā)送控制信號(hào)。制信號(hào)流來(lái)發(fā)送控制信號(hào)。 2）塊數(shù)據(jù)流：用于發(fā)送大量數(shù)據(jù)）塊數(shù)據(jù)流：用于發(fā)送大量數(shù)據(jù) 。 3）中斷數(shù)據(jù)流：用于傳輸少量隨機(jī)輸入信號(hào)）中斷數(shù)據(jù)流：用于傳輸少量隨機(jī)輸入信號(hào) 4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流：用于傳輸連續(xù)的周定速率的數(shù)據(jù)）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流：用于傳輸連續(xù)的周定速率的數(shù)據(jù) l傳輸類型傳輸類型 1控制傳輸控制傳輸 2批傳輸批傳輸 3中斷傳輸中斷傳輸 4等時(shí)傳輸?shù)葧r(shí)傳輸 l當(dāng)當(dāng)USB設(shè)備插上主機(jī)時(shí)，主機(jī)通過(guò)一系列的動(dòng)作來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和配設(shè)備插上主機(jī)時(shí)，主機(jī)通過(guò)一系列的動(dòng)作來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和配置，這一過(guò)程

14、稱為枚舉。枚舉的過(guò)程涉及置，這一過(guò)程稱為枚舉。枚舉的過(guò)程涉及USB設(shè)備的若干狀態(tài)：設(shè)備的若干狀態(tài)：1、接入態(tài)接入態(tài)（Attached）：設(shè)備接入主機(jī)后，主機(jī)通過(guò)檢測(cè)信號(hào)線上的電平）：設(shè)備接入主機(jī)后，主機(jī)通過(guò)檢測(cè)信號(hào)線上的電平變化來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的接入；變化來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的接入；2、供電態(tài)供電態(tài)（Powered）：就是給設(shè)備供電，分為設(shè)備接入時(shí)的默認(rèn)供電值，）：就是給設(shè)備供電，分為設(shè)備接入時(shí)的默認(rèn)供電值，配置階段后的供電值（按數(shù)據(jù)中要求的最大值，可通過(guò)編程設(shè)置）配置階段后的供電值（按數(shù)據(jù)中要求的最大值，可通過(guò)編程設(shè)置）3、缺省態(tài)缺省態(tài)（Default）：）：USB在被配置之前，通過(guò)缺省地址在被配置之前，通

15、過(guò)缺省地址0與主機(jī)進(jìn)行通與主機(jī)進(jìn)行通信；信；4、地址態(tài)地址態(tài)（Addressed）：經(jīng)過(guò)了配置，）：經(jīng)過(guò)了配置，USB設(shè)備被復(fù)位后，就可以按主設(shè)備被復(fù)位后，就可以按主機(jī)分配給它的唯一地址來(lái)與主機(jī)通信，這種狀態(tài)就是地址態(tài)；機(jī)分配給它的唯一地址來(lái)與主機(jī)通信，這種狀態(tài)就是地址態(tài)；5、配置態(tài)配置態(tài)（Configured）：通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)的）：通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)的USB請(qǐng)求命令來(lái)獲取設(shè)備的各請(qǐng)求命令來(lái)獲取設(shè)備的各種信息，并對(duì)設(shè)備的某此信息進(jìn)行改變或設(shè)置。種信息，并對(duì)設(shè)備的某此信息進(jìn)行改變或設(shè)置。6、掛起態(tài)掛起態(tài)（Suspended）：總線供電設(shè)備在）：總線供電設(shè)備在3ms內(nèi)沒有總線操作，即內(nèi)沒有總線操作，即US

16、B總總線處于空閑狀態(tài)的話，該設(shè)備就要自動(dòng)進(jìn)入掛起狀態(tài)，在進(jìn)入掛起狀態(tài)線處于空閑狀態(tài)的話，該設(shè)備就要自動(dòng)進(jìn)入掛起狀態(tài)，在進(jìn)入掛起狀態(tài)后，總的電流功耗不超過(guò)后，總的電流功耗不超過(guò)280uA。USB總線接口總線接口（主控制器）（主控制器）USB系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件USB設(shè)備軟件設(shè)備軟件（客戶端軟件）（客戶端軟件）USB總線接口總線接口USB邏輯設(shè)備邏輯設(shè)備USB功能模塊功能模塊HostDevice實(shí)通信實(shí)通信虛通信虛通信虛通信虛通信USB總線總線接口層接口層USB設(shè)備層設(shè)備層功能層功能層客戶軟件客戶軟件No.z管理接口管理接口y客戶軟件客戶軟件No.y管理接口管理接口y主控主控制器制器USB系統(tǒng)軟件系統(tǒng)

17、軟件管理設(shè)備管理設(shè)備客戶軟件客戶軟件No.x管理接口管理接口x接口接口z接口接口y接口接口x一個(gè)功一個(gè)功能模塊能模塊對(duì)應(yīng)一對(duì)應(yīng)一個(gè)接口個(gè)接口無(wú)無(wú)USB格式格式端點(diǎn)端點(diǎn)z端點(diǎn)端點(diǎn)y端點(diǎn)端點(diǎn)x管道束管道束缺省管道缺省管道指向端點(diǎn)指向端點(diǎn)0無(wú)無(wú)USB格式格式緩沖區(qū)緩沖區(qū)對(duì)具有對(duì)具有USB幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理物理物理接口接口物理物理接口接口USB電纜電纜具有具有USB幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)接口與端接口與端點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)具有具有USB幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能設(shè)備功能lDescriptor描述符是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)描述符是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)C語(yǔ)言等編程實(shí)現(xiàn)，語(yǔ)言等編

18、程實(shí)現(xiàn)，并存儲(chǔ)在并存儲(chǔ)在USB設(shè)備中，用于描述一個(gè)設(shè)備中，用于描述一個(gè)USB設(shè)備的所有屬性。設(shè)備的所有屬性。USB主機(jī)主機(jī)通過(guò)一系列命令來(lái)要求設(shè)備發(fā)送這些信息，從而讓主機(jī)知道設(shè)備具通過(guò)一系列命令來(lái)要求設(shè)備發(fā)送這些信息，從而讓主機(jī)知道設(shè)備具有什么功能、屬于哪一類設(shè)備、要占用多少帶寬、使用哪類傳輸方有什么功能、屬于哪一類設(shè)備、要占用多少帶寬、使用哪類傳輸方式及數(shù)據(jù)量的大小。只有主機(jī)確定了這些信息之后，設(shè)備才能真正式及數(shù)據(jù)量的大小。只有主機(jī)確定了這些信息之后，設(shè)備才能真正開始工作。標(biāo)準(zhǔn)的描述符有開始工作。標(biāo)準(zhǔn)的描述符有5種，種，USB為這些描述符定義了編號(hào)：為這些描述符定義了編號(hào)：1設(shè)備描述符設(shè)備描

19、述符2配置描述符配置描述符3字符描述符字符描述符4接口描述符接口描述符5端點(diǎn)描述符端點(diǎn)描述符其中，一個(gè)設(shè)備只有一個(gè)設(shè)備描述符，一個(gè)設(shè)備描述符可以包含多個(gè)配其中，一個(gè)設(shè)備只有一個(gè)設(shè)備描述符，一個(gè)設(shè)備描述符可以包含多個(gè)配置描述符，一個(gè)配置描述符可以包含多個(gè)接口描述符，一個(gè)接口使置描述符，一個(gè)配置描述符可以包含多個(gè)接口描述符，一個(gè)接口使用了幾個(gè)端點(diǎn)，就有幾個(gè)端點(diǎn)描述符。用了幾個(gè)端點(diǎn)，就有幾個(gè)端點(diǎn)描述符。1、設(shè)備描述符、設(shè)備描述符struct _DEVICE_DEscriptOR_STRUCTBYTE bLength; /設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為0 x12BYTE bDes

20、criptorType; /描述符類型編號(hào)，為描述符類型編號(hào)，為0 x01WORD bcdUSB; /USB版本號(hào)版本號(hào)BYTE bDeviceClass; /設(shè)備類型，設(shè)備類型，0 x010 xfe為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類，0 xff為廠商自定義類型為廠商自定義類型/0 x00不是在設(shè)備描述符中定義的，如不是在設(shè)備描述符中定義的，如HIDBYTE bDeviceSubClass; /usb分配的子類代碼，同上，值由分配的子類代碼，同上，值由USB規(guī)定和分配規(guī)定和分配BYTE bDeviceProtocl; /USB分配的設(shè)備協(xié)議代碼，同上分配的設(shè)備協(xié)議代碼，同上BYTE bMaxPacke

21、tSize0; /端點(diǎn)端點(diǎn)0的最大包的大小的最大包的大小WORD idVendor; /廠商編號(hào)廠商編號(hào)WORD idProduct; /產(chǎn)品編號(hào)產(chǎn)品編號(hào)WORD bcdDevice; /設(shè)備出廠編號(hào)設(shè)備出廠編號(hào)BYTE iManufacturer; /描述廠商字符串的索引描述廠商字符串的索引BYTE iProduct; /描述產(chǎn)品字符串的索引描述產(chǎn)品字符串的索引BYTE iSerialNumber; /描述設(shè)備序列號(hào)字符串的索引描述設(shè)備序列號(hào)字符串的索引BYTE bNumConfiguration; /可能的配置數(shù)量可能的配置數(shù)量2、配置描述符、配置描述符struct _CONFIGURAT

22、ION_DEscriptOR_STRUCTBYTE bLength; /設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為0 x12BYTE bDescriptorType; /描述符類型編號(hào)，為描述符類型編號(hào)，為0 x01WORD wTotalLength; /配置所返回的所有數(shù)量的大小配置所返回的所有數(shù)量的大小BYTE bNumInterface; /此配置所支持的接口數(shù)量此配置所支持的接口數(shù)量BYTE bConfigurationVale; /Set_Configuration命令需要的參數(shù)值命令需要的參數(shù)值BYTE iConfiguration; /描述該配置的字符串的索引值描述該配

23、置的字符串的索引值BYTE bmAttribute; /供電模式的選擇供電模式的選擇BYTE MaxPower; /設(shè)備從總線提取的最大電流設(shè)備從總線提取的最大電流3、字符描述符、字符描述符struct _STRING_DEscriptOR_STRUCTBYTE bLength; /設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為0 x12BYTE bDescriptorType; /描述符類型編號(hào)，為描述符類型編號(hào)，為0 x01BYTE SomeDescriptor36; /UNICODE編碼的字符串編碼的字符串4、接口描述符、接口描述符struct _INTERFACE_DEscrip

24、tOR_STRUCTBYTE bLength; /設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為0 x12BYTE bDescriptorType; /描述符類型編號(hào)，為描述符類型編號(hào)，為0 x01BYTE bInterfaceNunber; /接口的編號(hào)接口的編號(hào)BYTE bAlternateSetting; /備用的接口描述符編號(hào)備用的接口描述符編號(hào)BYTE bNumEndpoints; /該接口使用端點(diǎn)數(shù)，不包括端點(diǎn)該接口使用端點(diǎn)數(shù)，不包括端點(diǎn)0BYTE bInterfaceClass; /接口類型接口類型BYTE bInterfaceSubClass; /接口子類型接口子類型BY

25、TE bInterfaceProtocol; /接口所遵循的協(xié)議接口所遵循的協(xié)議BYTE iInterface; /描述該接口的字符串索引值描述該接口的字符串索引值5、端點(diǎn)描述符、端點(diǎn)描述符struct _ENDPOIN_DEscriptOR_STRUCTBYTE bLength; /設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為設(shè)備描述符的字節(jié)數(shù)大小，為0 x12BYTE bDescriptorType; /描述符類型編號(hào)，為描述符類型編號(hào)，為0 x01BYTE bEndpointAddress; /端點(diǎn)地址及輸入輸出屬性端點(diǎn)地址及輸入輸出屬性BYTE bmAttribute; /端點(diǎn)的傳輸類型屬性端點(diǎn)的傳輸類

26、型屬性WORD wMaxPacketSize; /端點(diǎn)收、發(fā)的最大包的大小端點(diǎn)收、發(fā)的最大包的大小BYTE bInterval; /主機(jī)查詢端點(diǎn)的時(shí)間間隔主機(jī)查詢端點(diǎn)的時(shí)間間隔 USB100通用串行總線模塊介紹通用串行總線模塊介紹 lUSB MP3播放器lUSB 大容量存儲(chǔ)器lUSB 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)lUSB 工業(yè)PLC控制lUSB 數(shù)字虛擬示波器lUSB 邏輯分析儀lUSB 接口門禁系統(tǒng)lUSB 接口遙控謠測(cè)系統(tǒng)lUSB 接口工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)lUSB 多通道數(shù)據(jù)采集及I/O控制系統(tǒng)lUSB 無(wú)線圖象采集系統(tǒng)lUSB 高速無(wú)線雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 名稱功能最大最小單位測(cè)試條件VCCOPERATIN

27、G SUPPLY VOLTAGE44525V LCC1OPERATING SUPPLY CURRENT 50MANORMAL OPERATIONLCC2OPERATING SUPPLY CURRENT 250UAUSB SUSPENDLOH1DIGITAL IO PINS SOURCE CURRENT 4MAVOH=VCC-0。5VLOH2DIGITAL IO PINS SINK CURRENT 4MAVOL=+0。5VVOH1INPUT VOLTAGE THRESHOLD（LOW） 06V VOL1INPUT VOLTAGE THRESHOLD （HIGH） 27V VDIFUSB DIFF

28、ERENTIAL INUT SENSTIVITY 02V VCOMUSB DIFFERENTIAL COMMON MODE 0825V URXTUSB SINGLE ENDED RX THRESHOLD 03VRI=1。5K TO 3。6VUVHUSB IO PINS STSTIC OUTPUT（LOW）28 VRI=15K TO GND 接收時(shí)序接收時(shí)序 發(fā)送時(shí)序 USB接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路 l USB100的的WR/RD信號(hào)和信號(hào)和51單片機(jī)的單片機(jī)的WR/RD信信號(hào)時(shí)序不同，不能直接用號(hào)時(shí)序不同，不能直接用51單片機(jī)的單片機(jī)的WR/RD引腳引腳來(lái)控制來(lái)控制US

29、B100的的WR/RD引腳，而應(yīng)該用單片機(jī)引腳，而應(yīng)該用單片機(jī)的的IO口自行編程控制?？谧孕芯幊炭刂?。l USB100的讀寫鎖存都是邊沿觸發(fā)而非電平觸發(fā)。的讀寫鎖存都是邊沿觸發(fā)而非電平觸發(fā)。l USB100沒有單獨(dú)的片選線，但由于在不進(jìn)行讀沒有單獨(dú)的片選線，但由于在不進(jìn)行讀寫操作時(shí)，其數(shù)據(jù)總線是三態(tài)中的高阻，因此可寫操作時(shí)，其數(shù)據(jù)總線是三態(tài)中的高阻，因此可以和其他器件共用數(shù)據(jù)總線。當(dāng)然考慮到負(fù)載等以和其他器件共用數(shù)據(jù)總線。當(dāng)然考慮到負(fù)載等因素，也可以用一個(gè)鎖存器因素，也可以用一個(gè)鎖存器(如如74HC245)來(lái)擴(kuò)展和來(lái)擴(kuò)展和連接連接USB100的數(shù)據(jù)總線。的數(shù)據(jù)總線。一種基于一種基于USB接口數(shù)

30、據(jù)采集主界面（上位機(jī)）接口數(shù)據(jù)采集主界面（上位機(jī)） USB接口芯片很多，大概分為接口芯片很多，大概分為3大類。大類。第一類是獨(dú)立的第一類是獨(dú)立的USB接口芯片接口芯片，需要外接微處理器，如朗訊的，需要外接微處理器，如朗訊的USS820/825、松下的、松下的USBN9602/9603/9604及及Philips公司的公司的PDIUSBD11/12等，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，便于用戶使用熟悉的處理器進(jìn)行開發(fā)，缺點(diǎn)是會(huì)等，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，便于用戶使用熟悉的處理器進(jìn)行開發(fā)，缺點(diǎn)是會(huì)受所選控制器的限制且需要開發(fā)底層驅(qū)動(dòng)。受所選控制器的限制且需要開發(fā)底層驅(qū)動(dòng)。第二類是集成了微處理器的芯片第二類是集成了微處理

31、器的芯片，如，如Cypress公司的基于公司的基于8051的的EZ_USB系列、基于系列、基于PIC的的16C7X5系列等，其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)者熟悉這些通用的系列等，其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)者熟悉這些通用的MCU的結(jié)構(gòu)，且指令集的資料豐富，易于開發(fā)；缺點(diǎn)是需要單獨(dú)開發(fā)系統(tǒng)，成的結(jié)構(gòu)，且指令集的資料豐富，易于開發(fā)；缺點(diǎn)是需要單獨(dú)開發(fā)系統(tǒng)，成本較高，并且需要編寫底層驅(qū)動(dòng)程序。這種本較高，并且需要編寫底層驅(qū)動(dòng)程序。這種MCU的價(jià)格也比較昂貴，芯的價(jià)格也比較昂貴，芯片可選的范圍比較小。片可選的范圍比較小。第三類是第三類是USB橋接芯片橋接芯片，如南京沁恒公司的，如南京沁恒公司的CH341、Silicon公司的公司的US

32、B轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)UART橋接片橋接片CP212系列、系列、FTDI公司的公司的FT245BM、迅通公司的、迅通公司的USB100/1300等。此類芯片價(jià)格便宜、開發(fā)簡(jiǎn)單。等。此類芯片價(jià)格便宜、開發(fā)簡(jiǎn)單?？傊?，第一類和第二類芯片通常需要自己開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，增加了工作量。總之，第一類和第二類芯片通常需要自己開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，增加了工作量。采用第三類橋接芯片的好處在于可以省去驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過(guò)程，利用虛擬采用第三類橋接芯片的好處在于可以省去驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過(guò)程，利用虛擬串口的驅(qū)動(dòng)程序，串口的驅(qū)動(dòng)程序，USB接口在客戶端以標(biāo)準(zhǔn)串口的形式呈現(xiàn)，這樣應(yīng)用程接口在客戶端以標(biāo)準(zhǔn)串口的形式呈現(xiàn)，這樣應(yīng)用程序便可以使用串口控件進(jìn)行序

33、便可以使用串口控件進(jìn)行USB接口的開發(fā)了，這樣在物理鏈路上是接口的開發(fā)了，這樣在物理鏈路上是USB接口，在功能層則以串口形式存在，但這種方式較為適合對(duì)傳輸速率要求接口，在功能層則以串口形式存在，但這種方式較為適合對(duì)傳輸速率要求不是很高的場(chǎng)合。不是很高的場(chǎng)合。CH341是一個(gè)是一個(gè)USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，通過(guò)總線的轉(zhuǎn)接芯片，通過(guò)USB總線提供總線提供串口、打印口或者并口。串口、打印口或者并口。在串口方式下，在串口方式下，CH341提供串口發(fā)送使能、串口接收就提供串口發(fā)送使能、串口接收就緒等交互式的速率控制信號(hào)以及常用的緒等交互式的速率控制信號(hào)以及常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號(hào)，聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于將普通的串口

34、設(shè)備直接升級(jí)到用于將普通的串口設(shè)備直接升級(jí)到USB總線?？偩€。在打印口方式下，在打印口方式下，CH341提供了兼容提供了兼容USB相關(guān)規(guī)范和相關(guān)規(guī)范和Windows操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)USB打印口，用于將普通的并口打打印口，用于將普通的并口打印機(jī)直接升級(jí)到印機(jī)直接升級(jí)到USB總線?？偩€。在并口方式下，在并口方式下，CH341提供了提供了EPP方式或者方式或者M(jìn)EM方式的方式的8位并行接口，用于在不需要位并行接口，用于在不需要DSP/MCU的環(huán)境下，直接輸入的環(huán)境下，直接輸入輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)。 HW9911USB1.1協(xié)議兼容，作于協(xié)議兼容，作于12Mb/s，內(nèi)置高頻時(shí)鐘、，內(nèi)置高頻時(shí)

35、鐘、抗干擾網(wǎng)絡(luò)和抗干擾網(wǎng)絡(luò)和USB配置網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須外接任何電阻配置網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須外接任何電阻和電容，內(nèi)置和電容，內(nèi)置128字節(jié)的字節(jié)的EEPROM，方便用戶的，方便用戶的開發(fā)；己備有開發(fā)；己備有Windows驅(qū)動(dòng)程序、驅(qū)動(dòng)程序、Windows開發(fā)開發(fā)庫(kù)和各種單片機(jī)開發(fā)庫(kù)庫(kù)和各種單片機(jī)開發(fā)庫(kù) 引腳 信號(hào) 備注2 CS# 片選信號(hào)3 RD# 讀信號(hào)4 WR# 寫信號(hào)5 INT# USB中斷輸出6 ALE 數(shù)據(jù)鎖存。19 SCL EEPROM I2C接口時(shí)鐘線。18 SDA EEPROM I2C接口數(shù)據(jù)線。21 D+ USBD+。 20 D- USBD714 AD0AD7 數(shù)據(jù)地址線。16，17，23，27和28 Vcc 電源。1，15和20 GND 地24，2