AN2131QC芯片USB總線通信的開發(fā)

　　目前USB總線的芯片種類很多，主要有兩種：一種是CPU集成USB控制器，例如EZ-USB AN2131，C8051F320 等；另一種是專用控制器，例如ISP1581，PDIUSB12，USB9602等。兩者的選擇主要是取決于USB外圍設(shè)備的功能。本文主要以Cypress公司的AN2131QCL來(lái)說(shuō)明USB控制設(shè)備的開發(fā)。

　　1　USB總線的網(wǎng)絡(luò)配置

　　在USB總線網(wǎng)絡(luò)中，只能有一個(gè)主機(jī)，一個(gè)主機(jī)通過(guò)USBHUB最多可以擴(kuò)展127個(gè)USB外圍設(shè)備。如果不通過(guò)HUB，那么USB總線的傳輸距離最好不超過(guò)5 m。圖1是USB總線網(wǎng)絡(luò)圖。

　　從數(shù)據(jù)的傳輸流程可以知道，兩個(gè)計(jì)算機(jī)無(wú)法直接通過(guò)USB總線進(jìn)行通信。

　　2　AN2131QC的主要特點(diǎn)

　　 AN2131QC是基于USB1．1的外設(shè)通信控制芯片，主要特點(diǎn)：
　　（1）四時(shí)鐘周期的8051內(nèi)核。
　　（2）2個(gè)快速存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送指針。
　　（3）擴(kuò)展的中斷，包含有多個(gè)USFB數(shù)據(jù)傳輸中斷?！　?BR>　　（4）8 k內(nèi)部RAM，用于存放程序和數(shù)據(jù)，支持外部存儲(chǔ)器。
　　（5）靈活的固件程序升級(jí)。
　　（6）32個(gè)輸入輸出管道，其中同步傳輸支持1 024 B長(zhǎng)度數(shù)據(jù)傳輸。
　?。?）多種固件程序引導(dǎo)方式，方便的固件程序升級(jí)辦法。

　　3 AN2131QC的數(shù)據(jù)傳送方式

　　USB總線的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)管道（PipLine）來(lái)完成的，主機(jī)發(fā)送IN令牌和OUT令牌，完成信息輸入或輸出。不同于CAN總線的固定地址分配，所有USB外圍設(shè)備接入到總線時(shí)，地址由主機(jī)隨機(jī)分配。

　　基于AN2131QC的設(shè)備接入主機(jī)后，信息交換是通過(guò)4種方式實(shí)現(xiàn)的：

　?。?）控制傳輸方式

　　主要作用是建立主機(jī)和USB外設(shè)之間的聯(lián)系管道和USB外設(shè)的狀態(tài)反映，不能用于傳輸信息數(shù)據(jù)。AN2131QC的端點(diǎn)0用于控制傳輸。

　?。?）塊傳輸方式

　　主要用于傳輸長(zhǎng)度不大于64個(gè)字節(jié)而且需要周期性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊，具有錯(cuò)誤重發(fā)功能，可以動(dòng)態(tài)地利用可獲得的USB總路線帶寬。

　?。?）中斷傳輸方式

　　傳輸主式同塊傳輸基本相同，但其主要用于發(fā)送或接收少量數(shù)據(jù)，而且并不經(jīng)常進(jìn)行傳送的情況。AN2131QC的端點(diǎn)1～7可以進(jìn)行塊傳輸和中斷傳輸。

　?。?）同步傳輸方式

　　可以一次傳輸長(zhǎng)度不超過(guò)1 024 B的數(shù)據(jù)塊，主要用于傳輸大批量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如音頻數(shù)據(jù)，不支持錯(cuò)誤重發(fā)。　　

　　4 AN2131QC的程序引導(dǎo)

　　AN2131QC內(nèi)部沒(méi)有ROM，因此程序只能在上電復(fù) 位時(shí)從外部導(dǎo)入，主要為以下幾個(gè)途徑：

　?。?）通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序，CYPRESS公司提供了工具將編譯的固件HEX文件嵌入到驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)，USB外圍設(shè)備接入到總線后，主機(jī)自動(dòng)將固件程序?qū)懭氲紼Z-USB內(nèi)RAM，完成枚舉和重枚舉。
（2）通過(guò)外部I2CE2PROM。將固件HEX文件通過(guò)“HEX2BIX-I-B2(TARGET).IIC(SOURCE).HEX”命令轉(zhuǎn)換成IIC文件，用編程器或者“控制面板程序”寫入到I2C器件。I2 C器件選用24LC64A或者24AA64，將其 A0管腳上拉到高電平，A1，A2接地。
　　（3）采用外部FLASHIROM和RAM。固件程序如果大于4 k，那么就要考慮用這種方式，注意EA上拉到高電平。

　　5 AN2131QC的電路配置

　　主機(jī)向外圍USB設(shè)備提供的最大電流是500 mA，因此當(dāng)USB外圍設(shè)備電流消耗超過(guò)500 mA時(shí)，需外接電源。AN2131QC的工作電壓是3．3 V，可以通過(guò)LDO芯片將5 V轉(zhuǎn)換成3．3 V。

　　AN2131QC芯片的電路原理如圖2所示，其中有幾點(diǎn)要說(shuō)明：
　?。?）芯片的5，6，13，14，72腳通過(guò)一個(gè)1 kΩ電阻接地，主要用于上電測(cè)試。
　　（2）無(wú)論I2C總線是否外接有器件，SCL和SDA管腳都應(yīng)通過(guò)2．2 kΩ的電阻上拉。
　?。?）不能讓W(xué)AKEUP管腳懸空。
　?。?）將USB＋和USB－通過(guò)2個(gè)24Ω電阻接到D＋和D－，可以抑制虛噪聲信號(hào)和限制環(huán)流。