51单片机控制SL811HS的USB主机底层驱动

技术分类: 嵌入式系统  微处理器与DSP  | 2006-08-14
来源:电子设计应用 | 作者:华南理工大学 微电子研究所 陈智荣 李 斌


       初始化

       初始化操作主要包括SL811HS芯片复位、USB总线复位、设备插拔检测和设备USB数据传输速度检测等。通过这些初始化操作,SL811HS将作为USB主机与从机之间建立一个底层协议连接关系,为后续的数据通信做好准备。

       SL811HS芯片复位

       USB接口芯片SL811HS的复位是对芯片的状态进行复位,包括了对芯片内部寄存器值的复位。实现该操作不需要读写接口芯片内部寄存器,只需向接口芯片的复位引脚输入一个有效的复位脉冲即可。

       USB总线复位

       按照USB协议,USB总线复位是指在USB数据线上输出SE
0态,并保持10ms以上,接在USB总线上的从机设备收到这个复位信号后就会进行自身的复位操作,为接下来的USB数据传输做好准备。通过设置接口芯片的CtrlReg[05H]寄存器的第4、3位为逻辑”01”,并保持10ms,然后再把它们恢复为逻辑”00”,就可以让接口芯片产生USB总线复位信号。

       设备拔插检测和设备速度检测

       在USB协议的物理层上,USB从机设备是否接在USB总线上是通过检测总线的电压得知的。根据该电压的高低,还可获知USB总线上的设备所支持的速度(例如,在USB1.1协议中,分有低速和全速)。 USB主机接口芯片SL811HS把这个物理层的电压检测结果反映到状态寄存器的取值上,通过读取这些状态寄存器的值,可以获知当前的设备插拔状态和设备速度。

       USB主机所进行的初始化操作除了上述3项外,还包括帧起始包启动/禁止的设置、帧同步设置、帧定时初值的设置等,它们都是通过对接口芯片特殊寄存器进行读写而实现的。

       传输事务的实现

       根据USB1.1协议,一个传输事务一般包含3个包(Packet)的传输,分别是标记包(Token Packet)、数据包(Data Packet)和握手包(Handshake Packet)。USB数据传输方式一共有四种,分别是控制传输(Control Transfer)、同步传输(Isochronous Transfer)、中断传输(Interrupt Transfer)和批传输(Bulk Transfer)。其中,控制传输方式至少由2个传输事务构成,其它三种传输方式则都各由1个传输事务构成。可见,传输事务在USB传输中至关重要。

       一个典型的传输事务含有3个包的传送,这连续的3个包数据流如表3所示。

一个传输事务的数据流示意
表3 一个传输事务的数据流示意

       使用SL811HS设计USB主机系统时,用户只需让单片机设置SL811HS内部几个相关的特殊寄存器,然后把传输事务启动位使能(置为逻辑’1’),就可以让接口芯片自动完成这个包的发送与接收。在表3所示的例子中,第n个包(标记包)和第n+2个包(握手包)都是由主机发送给从机的,第n+1个包(数据包)是由从机发送给主机的。这个传送方向和第n+2个包的传送方向都是由标记包中的标识域取值决定的,其规则可参考USB协议。

       如果传输事务的数据包是由从机发送给主机,则该传输事务属于输入类型,称为输入传输事务,反之则称为输出传输事务。可见,表3例子是一个输入传输事务。对于一个输入传输事务,单片机通过设置SL811HS内部特殊寄存器就可以决定其取值的包域主要有:标记包中的标识域、地址域和端点域,数据包中的标识域。在输入传输事务中,虽然数据包并不是由主机发送的,但之所以仍需要单片机设置与数据包标识域相关的寄存器,是因为主机在该传输事务中将只认可标识域符合所设置值的数据包。其余部分,如标记包中的其它域及握手包的内容则都是SL811HS根据情况自动产生的。

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