12.微机接口-第十二章.ppt

1.USB的特点（1）为所有的带有USB接口的外设提供了连接到计算机的单一的，易于操作的标准连接方式。（2）支持“即插即用”。（3）支持热插拔，即设备接入或拔出时，不必打开机箱，也不必切断主机电源。（4）提供多种速率以适应不同类型的设备，USB1.0版的数据传输率分为1.5Mb/s低速传输和12Mb/s全速传输两种，USB2.0版的速率则可高达480Mb/s。（5）占用主机资源少却支持多设备的连接，USB采用星形层次结构和Hub技术，理论上允许最多支持127台物理外设的连接，而总共只占用相当于一台传统设备所需的资源（I/O端口地址、中断口等）。（6）可为低功耗外设提供电源，可提供+5V电压，500mA电流的电源。2.USB系统的硬件结构············根Hub主控制器主机显示器键盘打印机扬声器HubUSB功能设备USB功能设备USB功能设备3.USB系统的软件结构USB设备驱动程序USB驱动程序主控制器驱动程序（1）USB设备驱动程序位于USB系统软件的最上层，是USB系统软件与USB应用程序的接口，用来实现对特定的USB设备（如：显示器等）的管理和驱动。（2）USB驱动程序用来实现USB总线的驱动、带宽的分配、管道的建立和控制管道的管理等功能，通常操作系统（如Windows98）可提供USB驱动程序。（3）主控制器驱动程序用来管理和控制USB主控制器硬件，一般USB主控制器是一个可编程的硬件接口，其驱动程序则用来实现与主控制器通信以及对其控制等功能。4.USB的传输方式USB是一种协议总线，即外设与主机之间通过USB接口进行通信时需要遵循的一系列规范和约定。这里介绍其中的传输方式：（1）数据块传输方式：用于传输大批数据，这种数据的实时性要求不是太高，但要确保数据的正确性，典型的应用是支持像打印机、数码相机等设备的数据输入/输出。（2）中断传输方式：用于数据传输量小，但具有突发性特点的一类设备。典型的应用是鼠标、键盘、游戏棒等手动输入设备。（3）等时传输方式：用于周期性和传输速率不变的数据传输设备。典型的如视频设备、数字声音设备、数码相机等，这类传输要求传输速率恒定，时间性强，可以忽略传送错误（没有安排差错校验）。（4）控制传输方式：用于主机与外设之间的控制、状态、配置等信息的传输。因此，它传输的是控制信息流，而不是数据流。这种方式为主机与外设之间提供了一个控制通道，例如，USB设备接入时，主机将通过控制传输对此设备进行配置。5.USB设备开发简介为一个特定的设备配置一个USB接口，以便使其能够通过USB接口与主机相连接，即所谓USB设备的开发，一般包括三个方面的工作：设备端硬件接口设计、设备内部对USB接口的驱动程序和主机端设备驱动程序的开发。其中后两项工作，即双方的USB驱动程序的开发，需在深入理解USB通信协议的基础上，针对USB设备工作机制以及USB设备驱动开发模型进行软件设计与开发。这里仅对设备端的硬件接口设计作简单介绍。目前，对USB设备接口设计有两种可选的方案，如下所述。（1）普通单片机加专用USB接口芯片：常见USB接口芯片有，Philips公司的PDIUSBD12芯片，NationalSemiconductor公司的USBN9602芯片，以及Lucent公司的USB820/825等。采用这种方式开发USB设备的优点是可以基于用户自己熟悉的单片机，利用现有的单片机开发系统进行开发，缺点是：硬件设计较复杂，调试麻烦。（2）专用USB控制器芯片，即带有USB接口的单片机。如与Intel8051单片机兼容的EZ-USB（Cypress公司），它在8051单片机上所集成的智能USB引擎可以完成USB协议所规定的80%以上的通信工作，大大地减轻了USB设备开发人员的开发工作量。缺点是：需要购买新的开发系统，投资较大。12.316550可编程串行接口芯片美国国家半导体公司（NationalSemiconductor）的PC16550D是一个通用的异步接收器/发送器UART芯片，它与IBM早期推出的个人计算机IBMPC/XT所使用的UART芯片INS8250兼容，但最高波特率提高到1.5Mb/s，且具有接收器和发送器FIFO（first-infirst-out先进先出）缓冲区，每个FIFO缓冲区长度均为16个字节。目前16550在PC机的外围芯片组中得到了广泛的应用，本节以16550为例来说明UART芯片的功能、