USB通信设备类串口仿真和OTG功能的实验及开发

幻灯片1C14L10USB4USB通信设备类（CDC）串口仿真幻灯片2课程目标完成本课程后，您将能够：了解CDC类的基本原理利用PIC®MCU以及Microchip应用程序库中的CDC类固件实现USB到串口的数据转换通信通过虚拟COM端口将基于RS232的UART应用程序移植到带有USB外设的单片机开发USBCDC主机应用程序并将其连接到CDCACM设备幻灯片3课程安排预修课程概述CDC原理MicrochipCDC解决方案MCHPFSUSBCDC设备框架USB嵌入式主机总结幻灯片4预修课程概述本课程的学员应对USB协议具有基本了解，并且知道传输类型、设备类、枚举、端点和描述符。幻灯片5课程安排预修课程概述CDC原理MicrochipCDC解决方案MCHPFSUSBCDC设备框架USB嵌入式主机总结幻灯片6概述USB设备有哪些不同角色？设备（外设）主机OntheGo（OTG）嵌入式主机双重角色设备幻灯片7USB主机管理并控制总线发起所有的通信自动检测所有设备的插入和拔出枚举所有连接的设备，并加载对应的驱动程序幻灯片8主机的典型MCU要求主机通常为PCUSB2.0主机控制器，以全速（12Mbps）或高速（480Mbps）运行高吞吐量的32/64位CPU，运行诸如Windows®之类的操作系统USB驱动程序，用来识别和枚举USB设备自动更新USB驱动程序幻灯片9嵌入式设计的主机可选方案：直接采用PC系统USB架构到嵌入式系统中系统成本高，占据的空间更大根本不适合嵌入式设计解决方案：实现嵌入式主机幻灯片10嵌入式主机嵌入式主机与固定数量的USB外设设备连接——USB驱动程序整合在嵌入式主机固件中优点：小巧、简单的嵌入式固件示例：远程温度数据记录器将数据下载到USB闪存驱动器连接闪存驱动器时作为主机，但...不直接与PC主机连接幻灯片11嵌入式主机的典型要求为实际输入输出信号提供服务的外设：A/D转换器和比较器等串行接口，如SPI、I2C™和UARTPWM、定时器和I/O线带数据输入/输出缓冲区的全速（12Mbps）USB2.0收发器高吞吐量的16/32位MCU主机固件驱动程序，用来识别和枚举USB外设设备Microchip的16位和32位USBPIC®MCU均针对嵌入式主机应用而设计幻灯片12USB外设设备对主机进行响应，但无法主动发起传输需要驱动程序，以便让主机识别对主机进行响应的硬件/固件Microchip的PIC®MCU被广泛的使用来实现USB外设设备的功能幻灯片13外设设备的典型MCU要求为实际输入输出信号提供服务的外设：A/D转换器和比较器等串行接口，如SPI、I2C™和UARTPWM、定时器和I/O线带数据输入/输出缓冲区的全速（12Mbps）USB2.0收发器满足全速USB请求的吞吐量USB设备和外设接口固件所有USBPIC®MCU均针对USB外设应用而设计幻灯片14概述有哪些USB传输类型？批量中断同步控制幻灯片15USB基础知识USB是一种“单主+多从”的轮询式总线鼠标扬声器打印机USB主机控制器（主设备）和根集线器Sof帧帧帧BlkInt帧起始Iso鼠标数据包扬声器数据包打印机数据包幻灯片16概述有哪些设备类？CDC（通信设备类）HID（人机接口设备）MSD（海量数据存储设备）PHDC（个人健康医疗设备）通用音频、智能卡、打印机、...幻灯片17概述什么是端点？RAM端点1OUTRAM端点1IN数据存储桶LED“Caps-Lock”USB规范规定的每台USB设备的最大端点数量：16个输出端点+16个输入端点=32个端点PIC18F87J50、PIC18F4550、PIC24F和PIC32MX最多支持32个端点PIC18F14K50最多支持16个端点EP0=默认初始化通信管道USB帧数据USB帧数据USBPIC®MCU幻灯片18概述什么是总线枚举和设备描述符？PICDEMTMUSBMicrochip设备配置1接口0端点制造商字符串产品字符串USB2.0，VID=0x04D8，PID=0x0007，配置数量，字符串数？配置1：总线供电，远程唤醒，500mA，接口数量接口0：CDC类，端点数量端点2输入，中断传输类型，64字节缓冲区，每xms轮询一次，端点3批量，...Unicode字符GoUSB！其他字符串幻灯片19课程安排预修课程概述CDC原理MicrochipCDC解决方案MCHPFSUSBCDC设备框架USB嵌入式主机总结幻灯片20通信设备类包括多种设备“POTS（普通老式电话服务）”设备模拟电话和调制解调器、ISDN终端适配器、移动电话和“虚拟”COM端口“中速”网络设备ADSL调制解调器、电缆调制解调器和以太网适配器这些设备中的USB接口承载通用数据以及封装好的应用程序特定命令协议，如用于调制解调器的V25ter（AT命令集）幻灯片21通信设备类通信设备具有三项基本职责：设备管理运行管理数据传输幻灯片22CDC-ACM管道设备（制造商：MicrochipTechnology）（产品：CDCRS-232EmulationDemo）（VID_PID：04d8_000a）配置1（有效）接口1（数据类接口）端点0（控制——输出）MCHPFSUSBCDCTX/RX功能模拟/数字I/O端点0（控制——输入）端点3（批量——输出）端点3（批量——输入）接口0（通信类接口）端点2（中断——输入）usbser.sysWindows中的通信管道ACM类特定的请求（设备管理）通用数据通知幻灯片23抽象控制模型（ACM）串行仿真抽象控制模型涵盖了虚拟COM端口的实现定义了一组在EP0上控制传输中传播的类特定请求定义了2个额外接口：通信类接口（通知）数据类接口（通用数据）幻灯片24CDC——RS-232仿真PC计算机PIC®单片机USB电缆超级终端CDC需要INF文件（MCHPSUSB中提供）标准Windows驱动程序设计注意事项：•最快约80KB/s•批量传输•PC应用程序可访问设备，就像其连接到串行COM端口一样幻灯片25课程安排预修课程概述CDC原理MicrochipCDC解决方案MCHPFSUSBCDC设备框架USB嵌入式主机总结幻灯片26MCP2200：USB至UART串行转换器在支持UART的应用中使能USB连接预编程的USB协议栈易于配置符合USB2.0标准全速USBUSB活动的LED输出指示灯完全可重新设置的VID和PID信息向设计中添加USB的最简单方法UART控制器EEPROMUSB控制器USB协议控制器USB收发器USBLEDGPIOLDO、振荡器和复位MCP2200幻灯片27USB转RS-232演示板在VCP（VirtualCommPort）环境下演示MCP2200提供I/O配置开发的方法特性：用于指示USB到UART通信的Tx和RxLED用于连接到其他RS-232设备/应用的DB9连接器Mini-USB连接器提供对所有I/O引脚的测试点RS-232收发器关于配置、控制软件和DLL，请参见MCP2200EV-VCP幻灯片28演示1：配置MCP2200幻灯片29演示1总结即插即用解决方案无需软件/硬件开发工作用于开发和生产的实用工具可直接使用评估板来满足您的连接需求幻灯片30课程安排预修课程概述CDC原理MicrochipCDC解决方案MCHPFSUSBCDC设备框架USB嵌入式主机总结幻灯片31Microchip应用程序库从下载包含不同的协议栈（USB、TCP/IP、图形、mTouch™触摸传感解决方案和MDDFS等）默认安装路径：C:/MicrochipSolutionsvYYYY-MM-DD/包含库源代码和多个基于Microchip开发工具的示例固件项目幻灯片32功能和客户端驱动程序USB头文件通用头文件（库）库源文件幻灯片33MCHPFSUSB框架-支持的平台-低引脚数USB开发工具包（PIC18F14K50系列）PICDEM™全速USB（PIC18F4550系列）用于PIC18FMCU的MPLAB®入门工具包（PIC18F46J50系列）PIC18F46J50FSUSB演示板（+HPCExplorer板）PIC18F47J53FSUSB演示板（+HPCExplorer板）PIC18F87J50FSUSB演示板（+HPCExplorer板）用于PIC24F的MPLAB入门工具包（PIC24FJ256GB106）PIC24FJ256DA210开发工具包PIC24FUSBPIM（+Explorer16+USBPICtail™Plus）PIC32USBPIM（+Explorer16+USBPICtailPlus）PIC32USB入门板（PIC32MX460F512L系列）PIC32USB入门板II（PIC32MX795F512L系列）更多平台即将推出幻灯片34mchpcdc.inf.inf文件告知Windows®如何配置和使用设备设备管理器从目标设备中读取VID和PIDWindows使用.inf文件来：关联驱动程序，以与VID和PID配合使用指定设备标识字符串指定设备文件的源和目标设置注册表项幻灯片35mchpcdc.inf-可编辑部分-;------------------------------------------------------------------------------;供应商和产品ID定义;------------------------------------------------------------------------------;注：一个INF文件可用于多个具有不同VID和PID的设备。;对于每个支持的设备，在相应行的结尾附加“,USB\VID_xxxx&PID_yyyy”。;------------------------------------------------------------------------------[SourceDisksFiles][SourceDisksNames][DeviceList]%DESCRIPTION%=DriverInstall,USB\VID_04D8&PID_000A[DeviceList.NTamd64]%DESCRIPTION%=DriverInstall,USB\VID_04D8&PID_000A;------------------------------------------------------------------------------;字符串定义;------------------------------------------------------------------------------;修改这些这些字符串来定制设备;------------------------------------------------------------------------------[Strings]MFGFILENAME=mchpcdcDRIVERFILENAME=usbserMFGNAME=MicrochipTechnology,Inc.INSTDISK=MicrochipTechnology,Inc.InstallationDiscDESCRIPTION=CommunicationsPortSERVICE=USBRS-232EmulationDriver幻灯片36已签名的驱动程序示例中提供的解决方案和驱动程序均已签名同样适用于Windows8MLA发布版本中的CDC驱动程序带WHQL签名如果进行修改——必须对