USB/IrDA橋控制芯片STIr4200S

作者：時(shí)間：2006-05-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：從功能方塊圖、引腳說(shuō)明、幀格式、寄存器及其控制指令等幾個(gè)方面詳細(xì)介紹SigmaTel公司開(kāi)發(fā)的一款專用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC：STIr4200S。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/225733.htm

關(guān)鍵詞：紅外無(wú)線數(shù)據(jù)通信 USB IrDA STIr4200S

STIr4200S是SigmaTel公司開(kāi)發(fā)的一款專用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC，采用低功耗CMOS設(shè)計(jì)，直接從USB口饋電，片內(nèi)集成4K字節(jié)的FIFO緩沖，采用28腳SSOP封裝，IrDA數(shù)據(jù)傳輸率范圍從2.4 Kbps到4 Mbps，主要用于通過(guò)USB口實(shí)現(xiàn)紅外無(wú)線數(shù)據(jù)通信。

1 功能方塊圖

　　功能方塊圖如圖 1 所示，總的來(lái)說(shuō)STIr4200由兩個(gè)部分組成：USB控制器和數(shù)字紅外傳輸器。USB控制器向USB宿主機(jī)提供1個(gè)控制端點(diǎn)、1個(gè)批量數(shù)據(jù)輸入端點(diǎn)和1個(gè)批量數(shù)據(jù)輸出端點(diǎn)。數(shù)字紅外傳輸器由發(fā)送接口和接收接口組成，這兩個(gè)接口與模擬紅外收發(fā)器相連。

2 引腳描述

　　 STIr4200S引腳排列如圖 2 所示。

　　 STIr4200S引腳說(shuō)明如表 1 所列。

表1 STIr4200S引腳說(shuō)明

引腳號(hào)	信號(hào)名	類型	描述	引腳號(hào)	信號(hào)名	類型	描述
1	TXDIODE GND	PWR	TXDIODE供電地	15	NC	-	懸空
2	TXDIODE	O	可選的LEXD激勵(lì)輸出	16	NC	-	懸空
3	NC	-	懸空	17	DPOS	I-O	USB接口（+）數(shù)據(jù)
4	NC	-	懸空	18	VDA	PWR	USB傳輸器供電（+）
5	RXFAST	I	從紅外模塊接收數(shù)據(jù)（快速模式）	19	UIN	I/O	測(cè)試
6	TXDATA	O	蔣數(shù)據(jù)傳送給紅外模塊	20	TST_CLK	I	測(cè)試時(shí)鐘輸入
7	RXSLOW	I	從紅外模塊接數(shù)據(jù)（慢速模式）	21	TSTD	I/O	測(cè)試數(shù)據(jù)輸入、輸出
8	UOUT	O	SD/模式控制	22	TST_EN	I	測(cè)試使能
9	DGND	PWR	數(shù)字電源地	23	RESETZ	I	主復(fù)位
10	VDD	PWR	數(shù)字電源（+）	24	GNDD	PWR	電源地
11	AGND	PWR	USB傳輸供電地	25	XTALI	I	12MHz晶振輸入
12	DNEG	I/O	USB接口（-）數(shù)據(jù)	26	XTALO	O	12MHz晶振輸出
13	NC	-	懸空	27	NC	-	懸空
14	NC	-	懸空	28	NC	-	懸空

3 指令說(shuō)明

　　 STIr4200S為用戶提供了一個(gè)指令集，允許通過(guò)USB驅(qū)動(dòng)程序讀寫(xiě)數(shù)字IR傳輸器的寄存器以及USB控制器的ROM，其指令集詳述如下。

　　（1）寫(xiě)多個(gè)寄存器指令

　　寫(xiě)多個(gè)寄存器指令可使用戶寫(xiě)數(shù)字IR傳輸器連續(xù)的多個(gè)寄存器，其指令格式如表 2 所列。每一個(gè)寄存器長(zhǎng)為1字節(jié)，命令給出了讀寫(xiě)的第一個(gè)寄存器、連續(xù)讀寫(xiě)的寄存器數(shù)，以及寫(xiě)入數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)周期。

表2 寫(xiě)多個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量	字段名	長(zhǎng)度/字節(jié)	值（十六進(jìn)制）	描述
0	BmRequestType	1	0x40	請(qǐng)求類型
1	Brequest	1	0x00	寫(xiě)多個(gè)寄存器
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-000f	欲寫(xiě)的第一個(gè)寄存器
6	Wlength	2	0x0001-0x000f	欲寫(xiě)的寄存器數(shù)

表3 寫(xiě)1個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量	字段名	長(zhǎng)度/字節(jié)	值（十六進(jìn)制）	描述
0	BmRequestType	1	0x40	請(qǐng)求類型
1	Brequest	1	0x03	寫(xiě)一個(gè)寄存器
2	Wvalue	2	LSB contains data	欲寫(xiě)入的數(shù)據(jù)
4	Windex	2	0x0001-000f	欲寫(xiě)的第一個(gè)寄存器
6	Wlength	2	未用

表4 讀多個(gè)寄存器指令說(shuō)明

偏移量	字段名	長(zhǎng)度/字節(jié)	值（十六進(jìn)制）	描述
	BmRequestType	1	0xc0	請(qǐng)求類型
1	Brequest	1	0x01	讀多個(gè)寄存器
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-000f	欲讀的第一個(gè)寄存器
6	Wlength	2	0x0001-0x000f	欲讀的寄存器數(shù)

表5 讀ROM指令說(shuō)明

偏移量	字段名	長(zhǎng)度/字節(jié)	值（十六進(jìn)制）	描述
0	BmRequestType	1	0xc0	請(qǐng)求類型
1	Brequest	1	0x02	讀ROM
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-0x00ff	ROM基地址
6	Wlength	2	0x01-0x0040	欲讀的ROM字節(jié)數(shù)（或=64字節(jié)）

　　（2）寫(xiě)1個(gè)寄存器指令說(shuō)明，如表 3 所列。

　　（3）讀多個(gè)寄存器指令說(shuō)明，如表 4 所列。

　　（4）讀ROM指令說(shuō)明，如表 5 所列。

　　讀ROM指令可使DRIVER讀取USB控制器端點(diǎn)0中ROM，這主要是為了調(diào)試時(shí)用于驗(yàn)證該ROM中的內(nèi)容。每次最多可讀取64字節(jié)。

4 數(shù)字紅外傳輸器

　　數(shù)字紅外傳輸器，從模擬紅外收發(fā)器接收數(shù)字輸入。主要由傳送調(diào)制器、接收解調(diào)器、FIFO、模擬傳輸部分及寄存器組組成，如圖 3 所示。可以通過(guò)設(shè)置寄存器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作，如調(diào)制模式、波特率、FIFO中幀的大小以及RX輸入方式等。其中FIFO的大小為4 K字節(jié)。

　　由USB控制器送往TX調(diào)制器的數(shù)據(jù)必須組成IrLAP幀。一個(gè)IrLAP幀的格式由以下幾部分組成。其中BOF為幀開(kāi)始標(biāo)志，A為地址字段，C為控制字段，I 為信息字段，F(xiàn)CS為幀的CRC校驗(yàn)碼，EOF為幀結(jié)束標(biāo)志。

BOF

FCS

EOF

　　另外，F(xiàn)IFO中的內(nèi)容發(fā)送給USB控制器以前，還必須在報(bào)文中加一個(gè)2字節(jié)的ID碼以及2 字節(jié)的幀大小。

5 幀格式

　　為了標(biāo)識(shí)紅外傳輸幀的邊界在幀格式中用到了一些特殊的字符,如表 6 所列，當(dāng)這些字符在數(shù)據(jù)區(qū)出現(xiàn)時(shí)，就必須對(duì)它們進(jìn)行轉(zhuǎn)義表示。同時(shí)，由于在傳輸過(guò)程中，USB批量數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖區(qū)的邊界可能和紅外傳輸幀的邊界不能對(duì)齊，因此，在幀格式中還定義了一個(gè)字符0x7D用于實(shí)際的幀邊界描述。另外，在FIR模式下引入了0x7F作為預(yù)同步字符。

5.1 SIR模式下的幀格式

　　 SIR模式下的傳輸率可以是2.4，9.6，19.2， 38.4，57.6及115.2 Kbps。幀格式如圖 4、圖 5 所示。

5.2 MIR模式下的幀格式

　　 MIR模式下傳輸率可以是576 Kbps和1.152 Mbps。幀格式如圖 6 、圖 7 所示。

5.3 FIR模式下的幀格式

　　 FIR模式下的傳輸率為4 Mbps，幀格式如圖8、圖9所示。

6 寄存器設(shè)置

　　在數(shù)字紅外傳輸器中共有16個(gè)寄存器，如表 7 所列?？梢栽O(shè)置數(shù)字紅外傳輸器的工作模式、波特率等，也可以通過(guò)訪問(wèn)狀態(tài)寄存器來(lái)獲取其工作狀態(tài)。下面對(duì)除測(cè)試寄存器和DPLL寄存器以外的各寄存器的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。測(cè)試寄存器和DPLL寄存器只用于廠家的調(diào)試。

表6 轉(zhuǎn)義字符說(shuō)明

傳輸模式	原始字符	在數(shù)據(jù)區(qū)的表示	作用
SIR	0xC0	0x7D 0xE0	BOF（幀起始標(biāo)識(shí)）
	0xC1	0x7D 0xE1	EOF(幀結(jié)束標(biāo)識(shí))
	0x7D	0x7D 0x5D	實(shí)際的幀邊界標(biāo)識(shí)
MIR	0x7E	0x7D 0x5E	BOF（幀起始標(biāo)識(shí)）
	0x7E	0x7D 0x5E	EOF（幀結(jié)束標(biāo)識(shí)）
	0x7D	0x7D 0x5D	實(shí)際的幀邊界標(biāo)識(shí)
FIR	0x7F	0x7D 0x5F	傳輸幀預(yù)同步
	0x7E	0x7D 0x5E	BOF（幀起始標(biāo)識(shí)）
	0x7E	0x7D 0x5E	EOF（幀結(jié)束標(biāo)識(shí)）
	0x7D	0x7D 0x5D	實(shí)際的幀邊界標(biāo)識(shí)

表7 數(shù)字IR傳輸器中寄存器說(shuō)明

偏移量	描述	存取	位狀態(tài)
偏移量	描述	存取	7	6	5	4	3	2	1	0
0	FIFO數(shù)據(jù)寄存器	讀寫(xiě)	保留
1	模式寄存器	讀寫(xiě)	FIR	MIR	SIR	ASK	FASTRXEN	FFRSTEN	FFSPRST	PDCLK
2	波特率寄存器	讀寫(xiě)	PDCLK（7..0）
3	控制寄存器	讀寫(xiě)	SDMODE	RXSLOW	DLOOP1	TXPWD	RXPWD	RXPWD	TXPWR(1：0)	SRESET
4	靈敏度寄存器		RXDSNS（2：0）			BSTUFF R/W	SPWIDTH R/W	ID（2） RO	ID（1） RO	ID（0） RO
5	狀態(tài)寄存器		EPFRAME RO	FFUNDER ROC	FFOVER ROC	FFDIR RO	FFCLR WO	FFEMPTY RO	FFRXERR ROC	FFTXERR ROC
6	FIFO計(jì)數(shù)寄存器（LSB）	只讀	FFCNT（7..0）
7	FIFO主數(shù)寄存器（MSB）	只讀	0	0	0	FFCNT（12：8）
8	DPLL調(diào)節(jié)寄存器	只讀	DPCNT（5：0）						LONGP（1：0）
9	IRDIG初始寄存器	讀寫(xiě)	RXHIGH	TXLOW	保留	保留	保留	保留	保留	保留
10	保留	讀寫(xiě)	保留
11	保留	讀寫(xiě)	保留
12	保留	讀寫(xiě)	保留
13	保留	讀寫(xiě)	保留
14	保留	讀寫(xiě)	保留
15	測(cè)試寄存器	讀寫(xiě)	PLLDWN	LOOPIR	LOOPUSB	TSTENA	TSTOSC（3：0）

表8模式寄存器設(shè)置說(shuō)明

位址	助記符	操作	功能
7	FIR	讀寫(xiě)	將紅外調(diào)制器設(shè)為快速模式
6	MIR	讀寫(xiě)	將紅外調(diào)制器設(shè)為中速模式
5	SIR	讀寫(xiě)	將紅外調(diào)制器設(shè)為慢速模式
4	ASK	讀寫(xiě)	將紅外調(diào)制器設(shè)為相移鍵控模式
3	FASTRXEN	讀寫(xiě)	同時(shí)讀寫(xiě)FIFO使能
2	FFRSTEN	讀寫(xiě)	在FIR模式中使FIFO接收移位寄存器自動(dòng)復(fù)位
1	FFSPRST	讀寫(xiě)	手動(dòng)復(fù)位FIFO移位寄存器
0	PDCLK（8）	讀寫(xiě)	波特率寄存器的最高位

表9 波特率寄存器設(shè)置說(shuō)明

傳輸模式	波特率/kbps	模式寄存器	波特率寄存器
FIR	4000.0	0x80	0x20
MIR	1152	0x40	0x01
MIR	576	0x40	0x03
SIR	115.2	0x20	0x09
	57.6	0x20	0x13
	38.4	0x20	0x1D
	19.2	0x20	0x3B
	9.6	0x20	0x77
	2.4	0x21	0xDF

表10 靈敏度寄存器設(shè)置說(shuō)明

位址	助記符	操作	功能
7-5	RXDSN（2：0）	讀寫(xiě)	用于設(shè)置DRS解調(diào)器的靈敏度
			值	FIR	MIR	SIR
			000	1	1	4
			001	2	2	8
			010	3	3	12
			011	4	4	16
			100	5	5	20
			101	非法	6	24
			110	非法	7	28
			111	非法	非法	非法
4	BSTUFF	讀寫(xiě)	為MIR模式阻塞IRDA數(shù)據(jù)
3	SPWIDTH	讀寫(xiě)	為0時(shí)，SIR傳輸脈沖寬度為1.6us；為1時(shí)，為0.3us
2-0	ID（2：0）	讀寫(xiě)	芯片的版本號(hào)

表11 狀態(tài)寄存器設(shè)置說(shuō)明

位址	助記符	操作	功能
7	EOFRAME	只讀	指示整個(gè)幀已完全裝入FIFO
6	FFUNDER	只讀	FIFO underrun error
5	FFOVE	只讀	FIFO overrun error
4	FFDIR	只讀	為1時(shí)，F(xiàn)IFO處于傳送模式：為0時(shí)，處于接收模式
3	FFCLR	只寫(xiě)	為1時(shí)，清空FIFO，將其指針置0位。進(jìn)行FIFO操作時(shí)，必須置0
2	FFEMPTY	只讀	為1時(shí)，F(xiàn)IFO中無(wú)數(shù)據(jù)
1	FFRXERR	只讀	為1時(shí)，表明當(dāng)紅外接收寫(xiě)FIFO時(shí)出錯(cuò)
0	FFTXERR	只讀	為1時(shí)，表明FIFO寫(xiě)紅外傳送器時(shí)出錯(cuò)

表12 IRDIG初始寄存器設(shè)置說(shuō)明

位址	助記符	操作	功能
7	RXHIGH	讀寫(xiě)	設(shè)為1時(shí)，將反轉(zhuǎn)RXFAST和RXSLOW腳的數(shù)據(jù)的極性
6	TXLOW	讀寫(xiě)	設(shè)為1時(shí)，將反轉(zhuǎn)TXDATA腳的數(shù)據(jù)極性
5-0	保留	讀寫(xiě)	未寫(xiě)

　　（1）FIFO數(shù)據(jù)寄存器

　　默認(rèn)設(shè)置為0x00，用于USB接口進(jìn)入FIFO中的數(shù)據(jù)，但這個(gè)寄存器很少使用。因?yàn)橐话闱闆r下，USB可通過(guò)Bulk read/write指令來(lái)對(duì)FIFO進(jìn)行操作。

　　（2）模式寄存器

　　默認(rèn)狀態(tài)為0x20。設(shè)置說(shuō)明如表 8 所列。

　　（3）波特率寄存器

　　這個(gè)8位寄存器全為PDCLK位，默認(rèn)值為0x77。表 9 通過(guò)設(shè)置模式寄存器、波特率寄存器來(lái)設(shè)置IrDA的傳輸模式。

　　（4）控制寄存器

　　默認(rèn)值為0x00。bit7為SDMODE位，只有當(dāng)STIr4200S連接到TEMIC類型的紅外傳輸器時(shí)，才使用此位，用于將紅外傳輸器設(shè)置成省電狀態(tài)。bit6為RXSLOW位，設(shè)為1時(shí)，采用RXSLOW接收輸入信號(hào)；設(shè)為0時(shí)，采用RXFAST接收輸入信號(hào)。bit5為DLOOP1位，當(dāng)設(shè)為1時(shí)，表示將紅外傳送器與紅外接收器相連，此位不能用于STIr4200S集成解決方案。bit4為T(mén)XPWD位，當(dāng)設(shè)為1時(shí)，將停止紅外調(diào)制器供電。bit3為RXPWD位，設(shè)為1時(shí)，表示停止紅外解調(diào)器供電。bit2~1為T(mén)XPWR(1:0)位，用以設(shè)置內(nèi)部下拉電阻控制傳輸二極管的電流：00表示設(shè)成最大電流，01表示為中高電流，10將設(shè)置成中低電流，11為最小電流。bit0為SRESET位，設(shè)成1時(shí)，將對(duì)紅外調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行復(fù)位。

　　（5）靈敏度寄存器

　　默認(rèn)值為0x26，具體設(shè)置規(guī)則如表 10 所列。