C8051F340的USBXpress開發(fā)包USB通信設計

    傳統(tǒng)的USB設備驅動程序編寫異常復雜，程序員往往很難入手。Silicon Laboratories公司提供的USBXpress開發(fā)包大大簡化了USB通信的應用和相關驅動程序的開發(fā)，只要做好開發(fā)前的準備工作，USBXpress開發(fā)包完全可以實現(xiàn)USB通信的所有功能。本文介紹USB通信開發(fā)的全過程，以及在開發(fā)過程中需要注意的事項。(主要針對設備端USB通信進行講解)

1 USBXpress簡介
    由Silicon Laboratories公司推出的USBXpress開發(fā)包涵蓋了主機端和設備端的所有函數(shù)功能，支持C8051F32X、C8051F34X和CP210X設備的USB通信。USBXpress開發(fā)包中包含主機端的設備驅動、主機端設備驅動安裝程序、主機端的動態(tài)鏈接庫(DLL)和設備端的函數(shù)庫文件。
    設備端的函數(shù)庫文件提供了支持C805IF32X和C8051F34X設備USB通信的API函數(shù)，這些函數(shù)可以在Keil uVision3編譯環(huán)境下被編譯通過。編譯前需要在工程中添加相關的文件，詳見下文。
    設備端函數(shù)庫中主要的API函數(shù)如下：
    USB Clock Start()         -初始化USB時鐘
    USB Init()                -USB接口初始化
    Block Write()             -向Buffer中寫數(shù)據(jù)
    Block Read()              -從Buffer中讀數(shù)據(jù)
    Get Interrupt Source()    -獲取API函數(shù)的中斷標志值
    USB Int Enable()          -允許API函數(shù)中斷
    USB Int Disable()         -不允許API函數(shù)中斷
    USB Disable()             -不允許USB接口通信
    USB Suspend()             -延緩USB中斷

2 設備端的電路設計
    (1)USB插座引腳識別
    在沒備端電路設計的過程中，對USB插座引腳必須對應連接，否則將直接影響到與主機端的通信。USB插座一般分為A型插座和B型插座，如圖1所示，其引腳說明如表1所列。

    (3)USB通信電路說明
    ①電路中的D-和D+不應連接其他負載電路，因為任何負載將影響數(shù)據(jù)線路上的電流，從而影響數(shù)據(jù)傳輸，直接后果將導致主機端無法識別設備。
    ②JTAG口線中的VDD引腳為+3 V輸入，輸入電壓過大將損壞器件。USB插口引腳與C8051F340引腳應對應連接，不要有誤。
    ③C8051F340的VBUS、REGIN和VDD引腳的連接有多種方式(穩(wěn)壓器配置)，詳見表2。

3 設備端的驅動程序設計
    在Keil uVision3編譯環(huán)境下，用USBXpress 工具包中的API函數(shù)設計設備端的USB通信，前提是在工程中添加C8051F340．h、USB_API．h和USBX_F34X．LIB文件(USBXpress工具包提供相關文件)。
    下面介紹設備端USB的數(shù)據(jù)傳輸。在進行數(shù)據(jù)傳輸之前，必須對USB時鐘和USB接口初始化：

    (1)USB接口初始化參數(shù)定義
    ①USB_VID，16位二進制賣主ID號，一般用SiliconLab的ID號(OXl0C4)。
    ②USB_PID，16位二進制產品ID號，一般USBXpress規(guī)定為OXEA61。
    ③USB_MfrStr，BYTE型指針，指向描述廠商的字符串，不能為空。
若定義BYTE USB MfrStr[]={}，數(shù)組中第1個數(shù)說明數(shù)組中元素的個數(shù)(元素個數(shù)=字符串元素個數(shù)*2+2)，第2個數(shù)說明字符串描述符的類型，0起間隔作用。以下的字符串定義同上。
    ④USB_ProductStr，BYTE型指針，指向描述產品的字符串，不能為空。
    ⑤USB_SerialStr，BYTE型指針，指向描述序列號的字符串，不能為空。
    ⑥USB_MaxPower，BYTE型，說明總線最大電流，極限為500 mA。若取值0x32，則表示最大電流為100 mA。
    ⑦USB_PwAttributes，BYTE型，用于供電配置。如果設備自己供電第6位置“1”，若為總線供電則為“O”。如果設備提供弱上拉作用，第5位置“l(fā)”，位0～4必須為“O”，位7必須為“1”。
    ⑧USB_bcdDevice，無符號int型，用BCD碼表示設備的版本號，如2．13版為Ox0213。
    (2)USB中斷函數(shù)
    設備端USB通信中API函數(shù)的功能，都在一個中斷模塊里面實現(xiàn)，為此必須提供一個中斷向量。其中，0x008B(Interrupt 17)是F34X設備的中斷向量。在main函數(shù)中，只有允許了USB中斷(調用USB Int Enable函數(shù))，才能進入中斷。一旦進入中斷服務程序，必須先獲得中斷標志(調用Get_Interrupt_Source函數(shù)，返回BYTE型中斷標志)，后續(xù)操作根據(jù)獲得的中斷標志值與工具包自定義的中斷標志值判斷執(zhí)行。自定義的中斷標志值主要有：USB_RESET(復位中斷)、TX_COMPLETE(發(fā)送完成中斷)、RX_COMPLETE(允許接收中斷)、DEVICEOPEN(設備實例在主機端打開)、DEVICE SUSPEND(延緩信號)等。
    中斷函數(shù)如下：

    在main函數(shù)中進行初始化之后，若中斷允許，通過函數(shù)Block_write來發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不能超過4096。發(fā)送結束后將觸發(fā)中斷，從而進入中斷服務程序進行判斷操作。如果主機端向設備端的Buffer寫入數(shù)據(jù)完成，也將觸發(fā)中斷，判斷執(zhí)行Block_Read操作將Buffer中的數(shù)據(jù)存入指定的存儲單元。
    發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：Block_write(數(shù)據(jù)存儲單元首地址，發(fā)送的字節(jié)數(shù))。
    (3)主機端USB應用程序設計
    在VC++6．O編譯環(huán)境下開發(fā)主機端的USB通信應用程序，需要注意在編譯之前向工程中添加開發(fā)包提供的SiUSBXp．dll、SiUSBXp．h和SiUSBXp．lib文件。
    為了能讓主機端識別USB設備并與之通信，在運行應用程序之前，要安裝主機端的驅動程序(開發(fā)包已提供)。安裝了驅動程序，主機端才能識別USB設備，在設備管理器中可以找到USB設備的相關描述信息。
    對USB設備的描述信息，除了可以修改設備端發(fā)送過來的描述符之外，還可以修改在主機端驅動安裝目錄下*．inf文件中的信息。

結語
    本文詳細介紹了USB通信的開發(fā)過程、電路設計和設備端的驅動設計，簡單說明了USBXpress開發(fā)包在主機端應用的條件設置。所有設計思路和方法都通過了實驗驗證，可以直接用于工程項目開發(fā)。通過此方法，程序員可以很容易地進行一系列USB通信應用的設計和編程。