第14章基于UF32的USB2.0应用

第14章基于UF32的USB2.0应用苏州大学计算机科学与技术学院嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2本章目录14.1USB接口的基本知识14.2USB物理特性14.3USB的通信协议14.4MC9S12UF32芯片介绍14.5USB2.0模块编程方法嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用314.1USB接口的基本知识14.1.1USB概述USB2.0的特性(1)高速设备的数据传输率可达到480Mbps；(2)全速设备的数据传输率可达到12Mbps；(3)支持USB2.0测试模式和PING协议；(4)允许CRC校验；(5)允许多种中断源；(6)支持STALL、NAK、ACK握手信号嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用414.1USB接口的基本知识14.1.1USB概述USB主机和USB设备的连接集线器(复合设备)游戏杆USB设备(根阶梯)阶梯0扫描仪鼠标集线器USB设备阶梯1阶梯2PC主机(根集线器)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用514.1USB接口的基本知识14.1.2USB1.1与USB2.0之间的差别最大速度支持设备输出电流兼容性SOF时间间隔数据包长度/B嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用614.1USB接口的基本知识14.1.3USB主机客户软件USB系统软件USB总线接口嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用714.1USB接口的基本知识14.1.4USB设备设备描述符配置描述符接口描述符端点描述符字符串描述符管道嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用814.2USB物理特性14.2.1USB接口A型连接头1234B型连接头1234引脚编号信号名称缆线颜色1Vcc红2Data-(D-)白3Data+(D+)绿4Ground黑嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用914.2USB物理特性14.2.2USB信号差分信号技术USB编码格式NRZI编码器电缆段差分驱动器NRZI解码器差分驱动器D+D-嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1014.2USB物理特性14.2.3检测设备连接与速度USB主机USB低速设备USB数据线+5VD+D-15千欧1.5千欧VccD+D-地15千欧+5V地嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1114.3USB的通信协议14.3.1包包的基本格式同步字段(SYNC)PID字段数据字段CRC字段包结尾字段(EOP)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1214.3USB的通信协议14.3.2信息包格式令牌(token)包8位8位7位4位5位SYNCPIDADDRENDPCRC5PID嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1314.3USB的通信协议14.3.2信息包格式数据包8位8位0~1023字节16位SYNCPIDDATACRC16PID嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1414.3USB的通信协议14.3.2信息包格式数据包8位8位0~1023字节16位SYNCPIDDATACRC168位8位SYNCPIDPID握手包PID嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1514.3USB的通信协议14.3.3事务事务处理：在USB上数据信息的一次接收或发送的处理过程事务处理的类型输入(IN)事务处理输出(OUT)事务处理设置(SETUP)事务处理帧开始、帧结尾嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1614.3USB的通信协议14.3.4USB传输类型控制传输实时传输批量传输中断传输嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1714.3USB的通信协议14.3.5设备列举描述符设备描述符配置描述符接口描述符端点描述符USB设备请求清除特性获取描述符设置地址设置配置设备列举(5步)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1814.4MC9S12UF32芯片介绍14.4.1MC9S12UF32概述UF32性能概述低价位、高性能支持高速、全速USB传输集成队列模块IQUE队列通道嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用1914.4MC9S12UF32芯片介绍14.4.1MC9S12UF32概述UF32最小系统设计电源电路晶振电路复位电路BDM调试头电路USB接口UF32最小系统电路MC9S12UF32(100脚)VDDR(10)VSSR(9)C164.7µFC150.1µF5VVDDX(61)VSSX(60)C184.7µFC170.1µF3.3VVDD3X(29)VSS3X(30)C204.7µFC190.1µF3.3VRST(7)EXTAL(85)XTAL(84)1423VDDRSTGNDBKGDBKGD(5)1423VCCD-D+GNDDMH(92)DMF(91)DPH(90)DPF(89)10Ω33Ω10Ω33Ω10K0.1µF51Ω5V22pF22pF12MHz1M电源电路晶振电路复位电路USB接口电路BDM电路嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2114.4MC9S12UF32芯片介绍14.4.2UF32USB模块介绍USB模块内部结构和引脚介绍集成队列控制器(IQUE)USB2.0串行接口引擎(SIE)USB2.0物理层接口(UPHY)RPU(USBD+数据线上拉电阻)RREF(外部BIAS上拉电阻)DPF(全速设备USBD+数据线)DMF(全速设备USBD-数据线)DPH(高速设备USBD+数据线)DMH(高速设备USBD-数据线)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2214.4MC9S12UF32芯片介绍14.4.2UF32USB模块介绍UF32的USB2.0模块介绍支持USB全速和高速设备具有片内USB设备控制器(UDC20)和USB物理层接口模块(UPHY)。有6个独立的端点两个64字节的端点缓冲区嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2314.5USB2.0模块编程方法14.5.1USB2.0模块寄存器介绍控制寄存器(UMCR)状态寄存器1(UMSR1)中断使能寄存器(UIMR)测试寄存器(UTR)帧计数寄存器(UTSR)配置控制状态寄存器(UCCSR)端点和配置选择寄存器(UEPCSELR)UDC配置寄存器(UUCFGR)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2414.5USB2.0模块编程方法14.5.1USB2.0模块寄存器介绍端点控制状态寄存器0(UEPCSR0)其它端点控制状态寄存器(UEPCSR1/2/3)端点控制状态寄存器4A(UEPCSR4A)端点控制状态寄存器4B(UEPCSR4B)端点控制状态寄存器5A(UEPCSR5A)端点控制状态寄存器5B(UEPCSR5B)SETUP数据缓冲区(USTB)端点缓冲区(UEPLB0、UEPLB1)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2514.5USB2.0模块编程方法14.5.2USB2.0模块编程步骤及相关程序USB2.0模块和端点初始化程序USB2.0模块和端点初始化程序：USB_ModuleInit(void)USB2.0模块端点配置子程序：USB_InitBulkOnlyTransport(void)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2614.5USB2.0模块编程方法14.5.2USB2.0模块编程步骤及相关程序USB2.0模块中断处理子程序:USB_isr.cvoidUSB_StatusChgISR(void)voidUSB_StartFrameISR(void)voidUSB_SetupISR(void)voidUSB_SetConfigISR(void)voidUSB_PhyEP4ISR(void)voidUSB_PhyEP5ISR(void)嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2714.5USB2.0模块编程方法14.5.2USB2.0模块编程步骤及相关程序USB测试工程环境的CW工程结构USB测试工程环境的MT工程结构嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用2814.5USB2.0模块编程方法14.5.3USB2.0模块应用PC方程序嵌入式系统--使用HCS12微控制器的设计与应用29谢谢Ver1.0