68HC908JB8單片機(jī)及其在USB外設(shè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

主要參數(shù)及引腳功能

MC68HC908JB8是采用HCMOS工藝技術(shù)生產(chǎn)的高性能單片機(jī)芯片，具有片內(nèi)256BRAM和8KB的Flash ROM結(jié)構(gòu)，16位雙通道TIM模塊（每一通道配有輸入捕捉、輸出比較和PWM工作模式），以及兼容USB1.1協(xié)議低速通信功能。

JB8 的性能

68HC908JB8是一種高性能M68HC08結(jié)構(gòu)，它和M6805、M146805及M68HC05族代碼兼容，3MHz內(nèi)部總線頻率，256B的 RAM和8129字節(jié)的Flash存儲器，且在片內(nèi)可編程。最多可達(dá)37個(gè)一般3.3V的I/O口。其中包括：

因封裝不同有13或10個(gè)共享I/O腳

    ·因封裝不同有24、22、8、或2個(gè)專用I/O腳

    ·端口A有8個(gè)鍵盤中斷

    ·6個(gè)10mA的驅(qū)動(dòng)LED腳

    ·2個(gè)25mA紅外LED腳

    ·2個(gè)在USB模塊禁止情況下，對于PS/2連接有10mA的高電流驅(qū)動(dòng)腳

16位雙通道TIM兼容USB1.1協(xié)議的低速器件，其中數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mbps，內(nèi)置3.3V的電壓調(diào)節(jié)器。Endpoint0 有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器和8字節(jié)的接收緩沖器；Endpoint1 有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器；Endpoint2有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器及8字節(jié)接收緩沖器。

系統(tǒng)保護(hù)特征包括可選COP復(fù)位、可選LVI復(fù)位、非法代碼復(fù)位及非法地址復(fù)位。

低功耗設(shè)計(jì)有完全靜態(tài)STOP模式和WAIT模式，內(nèi)部連接上拉電阻的主復(fù)位腳，以及上電復(fù)位和外部異步中斷（ IRQ）。

引腳功能

JB8單片機(jī)有44腳(QFP封裝)、42腳（SDIP封裝）、28腳（PDIP/SOIC封裝）及20腳（PDIP/SOIC封裝），現(xiàn)以44引腳芯片（如圖1）為例，說明各腳的功能。

 VDD和VSS分別為電源和地引腳，VREG為3.3V輸出，其主要用于USB數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電壓調(diào)制，OSC1、OSC2為時(shí)鐘引腳，RST外部復(fù)位引腳， RST是雙向的，該引腳包含一個(gè)對VDD的上拉電阻；IRQ：外部異步中斷引腳，它也可編程進(jìn)入監(jiān)控模式，該引腳包含一個(gè)對VDD的上拉電阻； PTE4/D-也可編程對IRQ1中斷進(jìn)行觸發(fā)，也可編程為USB D-引腳；PTA7/KBA7～PTA0/KBA0：雙向I/O引腳，可編程作為外部鍵盤中斷引腳；PTB7～PTB0：雙向I/O引腳； PTC7～PTC0：雙向I/O引腳；PTD7～PTD0：雙向I/O引腳；引腳E是5位具有特殊功能的引腳，其中PTE4/D-、PTE3/D+同 USB數(shù)據(jù)總線D-、D+共享，其他3個(gè)引腳同定時(shí)器?？爝B接。當(dāng)USB模塊禁止時(shí)，PTE4，PTE3成為驅(qū)動(dòng)電流10mA的引腳，且包含5KΩ的上拉電阻；當(dāng)USB 模快使能時(shí)，PTE4/D-和PTE3/D+成為USB的D-和D+。PTE2/TCH1、PTE1/TCH0、PTE0/TCLK為共享引腳。

表1 68HC908JB8性能指標(biāo)

MC68HC908JB8內(nèi)部包含保護(hù)電路，但在使用時(shí)應(yīng)盡量使電壓低于表1中所給的最大值，即VSS ≤VIN或 VOUT≤ VREG。當(dāng)芯片工作時(shí)，不用的引腳要連接到適當(dāng)?shù)腣SS 或VREG上。

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USB模塊

JB8是根據(jù)USB1.1協(xié)議而設(shè)計(jì)的低速USB芯片,它支持控制及中斷數(shù)據(jù)兩種類型傳輸，Endpoint0可作為發(fā)射/接收控制端點(diǎn)；Endpoint1作為中斷發(fā)射端點(diǎn)；Endpoint2可作為發(fā)射/接收端點(diǎn)。

USB模塊功能

模塊功能包括和USB1.1協(xié)議兼容，1.5Mbps 的數(shù)據(jù)速率，3.3V 電壓調(diào)制；其中Endpoint0有8字節(jié)發(fā)射緩沖器和8字節(jié)接收緩沖器，Endpoint1有8字節(jié)發(fā)射緩沖器，Endpoint2有8字節(jié)發(fā)射緩沖器和8字節(jié)接收緩沖器。USB數(shù)據(jù)傳輸控制邏輯包括控制端點(diǎn)Endpoint0及中斷端點(diǎn)Endpoint1和Endpoint2；數(shù)據(jù)包的產(chǎn)生及譯碼； CRC校驗(yàn)碼的產(chǎn)生及校驗(yàn)；NRZI碼的編碼/譯碼以及在在傳輸中遇到連續(xù)6個(gè)1時(shí)的位插入；USB 復(fù)位有內(nèi)部MCU產(chǎn)生的復(fù)位以及CPU中斷請求產(chǎn)生的復(fù)位。通過遠(yuǎn)程喚醒支持suspend 和resume操作。USB產(chǎn)生的中斷有傳輸中斷驅(qū)動(dòng)、Resume 中斷、數(shù)據(jù)包EOP中斷以及USB復(fù)位。

功能描述

USB模塊主要管理芯片和主機(jī)之間的通信，該功能塊可以分為三部分：雙功能的收發(fā)器；USB控制邏輯單元；端點(diǎn)寄存器（如圖2）。

USB協(xié)議

JB8MCU中的USB模塊支持控制傳輸和中斷傳輸兩種類型。每一USB處理事項(xiàng)都是由一系列的數(shù)據(jù)包組成，每一數(shù)據(jù)包的類型如圖3所示。 Token數(shù)據(jù)包由主機(jī)產(chǎn)生并由USB芯片譯碼，數(shù)據(jù)和握手信號包由USB芯片產(chǎn)生和譯碼產(chǎn)生。

SYNC是用來同步的，是數(shù)據(jù)包的前綴；PID和PID緊跟在SYNC后面來決定總線的方向和類型；ADDR是用來選某一特定的USB芯片，該值和芯片內(nèi)寄存器UADDR低7位比較來決定傳輸?shù)哪繕?biāo)器件；ENDP是用來確定USB芯片中某一endpoint的，該JB8芯片取0～2值；CRC是用來校驗(yàn)地址和數(shù)據(jù)流的，對于信令包是5位，對于數(shù)據(jù)包是16位。

低速芯片

低速芯片IB8的配置即在D腳與VREG（3.3V）之間有一1.5KΩ的上拉電阻。對于低速傳輸，發(fā)射EOP脈寬必須在1.25μs～1.50μs之間，接收時(shí)SE0為670ns，且有一個(gè)J態(tài)轉(zhuǎn)換作為有效的EOP，SE0大于2.5μs時(shí)則自動(dòng)認(rèn)為為復(fù)位。其外圍連接如圖4所示。

JB8的應(yīng)用前景

JB8是Motorola推出的具有USB模塊系列產(chǎn)品之一，它與以前推出的05系列完全兼容的基礎(chǔ)上，又增加了許多功能，特別是他提供了USB接口，同USB1.1協(xié)議兼容，且是低速（1.5MIPS）芯片。USB作為一種通用串行總線在1995年開始研究，因?yàn)樗耐ㄓ眯砸鹆藦V泛的關(guān)注，JB8正是順應(yīng)這一潮流而設(shè)計(jì)的 MCU。它可設(shè)計(jì)開發(fā)支持熱插拔,標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)USB外設(shè)。現(xiàn)在Motorola公司已經(jīng)開發(fā)出USB的寫字筆、鍵盤、鼠標(biāo)、游戲桿等。