輕松駕馭嵌入式USB設(shè)計--USB完全解決方案全新登場

ToolStick開發(fā)平臺

　　ToolStick開發(fā)平臺是Silicon Labs公司提供的一個低價位的MCU評估開發(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，開發(fā)不同的MCU即選擇不同的子卡。圖5所示的是一個完整的ToolStick工具，左邊的Base Adapter可以與任何Silicon Labs的MCU進行通信，通過USB Debug接口和PC相連；右邊的是Daughter卡，是MCU產(chǎn)品開發(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語言編譯器，參考代碼以及應(yīng)用終端軟件等等。

　　Toolstick開發(fā)平臺將一個完成的開發(fā)系統(tǒng)包括在USBStick里，可以幫助工程師在現(xiàn)場演示如何使用Silicon Labs公司MCU，如何編程仿真和下載程序，Toolstick平臺整個應(yīng)用方法如圖5所示，PC側(cè)IDE通過Base Adapter仿真調(diào)試功能對子卡上的單片機進行在線調(diào)試，同時安裝在PC側(cè)的ToolStick終端軟件可以通過Base Adapter上單片機的UART口、GPIO口跟子卡上的單片機的UART口、GPIO口進行通訊，數(shù)據(jù)的收發(fā)在這個軟件上都可以顯示出來。ToolStick插上PC以后，電源LED點亮，C8051F326執(zhí)行的是USB調(diào)試器和跟USB通信的功能，調(diào)試的時候程序的運行和停止都會在Run，Stop LED顯示出來，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LED，一個指示MCU的3.3V供電是否正常，另一個接在P1.39上給客戶作實驗用；IDIC輸出側(cè)接電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓，通過轉(zhuǎn)動電位器可以給ADC輸入0-3.3V之間的電壓。C8051F330所有的I/O口都可以引出的，更方便客戶的測試和實驗。

問答選編

　　問：為任何一個微控制器添加USB口，有沒有最簡單的通 用方案？

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

　　問：以往的USB實現(xiàn)，往往都是通過加一個芯片，一般都是 支持usb1.1，兼容usb2.0，請問本產(chǎn)品的特點在哪里？

　　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(tǒng)方案更加簡潔、可靠。在手持設(shè)備上使用 的話，單芯片的優(yōu)勢更加明顯。

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

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

　　問： C8051F34x MCU進行A/D轉(zhuǎn)換時，可以實時把轉(zhuǎn)換后 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C嗎? 有多長的延遲時間呢？
　　答：可以。使用中斷，可以快很多。關(guān)于這個問題，還得看你 F34X里的任務(wù)和軟件代碼，還有PC機側(cè)的響應(yīng)時間(中 斷、定時、輪詢、任務(wù)多少)。

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

　　答：對，每種USB的傳輸模式中，都會有控制傳輸。其他的 傳輸類別，可以根據(jù)你的應(yīng)用來選擇。

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

　　答：不會，使用SILICON LABS的USB可以省掉很多麻煩。 在MCU或PC機側(cè)，我們都有USBEXPRESS、VCP等等 驅(qū)動程序來支持。實際上與USB接口有關(guān)的東西，你們 的應(yīng)用程序基本上是不會涉及的。

　　問：采用USB方案實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集的最高采集信號頻率 能到多少？應(yīng)該如何考慮系統(tǒng)的優(yōu)化和抗干擾問題？

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

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

　　問：兩個問題，首先是調(diào)試時，有時需要將JTAG或兩線接口 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，不能進行軟仿 真，能否增添此方面的功能？

　　答：第一個問題，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。
第二個問題，Keil是為Silicon Labs的MCU提供仿真器 的唯一廠商。我們的MCU具有實時硬件調(diào)試的性能，因 此典型應(yīng)用我們推薦使用在實際硬件上調(diào)試。這樣可以 提供更高精度的仿真，目前沒有計劃增加仿真器支持Sili - con Labs IDE。

　　問：在使用USB/UART橋接方案的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)UART 找不到的問題，請問一般是由哪些原因造成的？

　　答：如果一個器件操作已經(jīng)打開，則PC無法找到CP210x。 如果一個PC應(yīng)用已經(jīng)打開一個操作，并且器件沒有連 接到PC，但是這個操作也不會被關(guān)閉，器件也不能被檢 測到。PC應(yīng)用時，必須在器件重新連接之前關(guān)閉操作。

　　問：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，能否實現(xiàn)這個速度的 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時鐘速度）和USB 低速（6 MHz時鐘）。保持 固件路徑小是達到高吞吐率的一個要求，除非是在必要 情況下，數(shù)據(jù)不可以在不同的存儲空間移動。

　　問：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(shù)據(jù)手冊的表3.1（33 頁）。如果器件僅僅用于USB傳輸，可以將其設(shè)置在低 功耗模式，這樣當(dāng)不用USB傳輸時幾乎不需要電流。當(dāng) 與PC相連接時，可以從USB主機獲取電源，如果MCU 用于采集數(shù)據(jù)或其他功能，振蕩器可以配置成低速運行 從而降低功耗。此外為了實現(xiàn)低功耗，還有一個片上低 頻率振蕩器。

　　問：不同速率的USB設(shè)備互聯(lián)，會出現(xiàn)什么問題？常常遇 到USB設(shè)備能檢測到，但是不能識別，是信號完整性的 問題嗎？有沒有很好的解決辦法？

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