基于USB總線的設(shè)計(jì)與開發(fā)
頁(yè)數(shù) 43 字?jǐn)?shù) 19990
摘 要

本文介紹了一種比較簡(jiǎn)單方便設(shè)計(jì)USB設(shè)備的方法，設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)和USB接口芯片組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的USB設(shè)備。
USB設(shè)備都可以歸結(jié)為控制器和USB電氣接口這兩個(gè)基本部分的組合。在設(shè)計(jì)中，采用的控制器是51單片機(jī)AT89C51，USB電氣接口則是PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12。單片機(jī)控制器作為下位機(jī)，通過USB電氣接口芯片和USB總線與PC機(jī)交換數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的邏輯功能。
本文結(jié)合USB1.1接口技術(shù)，從硬件和軟件兩個(gè)方面，從電路設(shè)計(jì)、固件程序設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，由低層到高層逐步詳細(xì)講解USB設(shè)備的開發(fā)過程。本文的重點(diǎn)在于闡述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)固件的實(shí)現(xiàn)方法。論文首先簡(jiǎn)要介紹了USB接口的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，以及各章節(jié)的安排；然后簡(jiǎn)要介紹了USB體系，讓讀者對(duì)USB協(xié)議有一定的了解；接著詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，包括由C51和PIDUSBD12芯片組成的USB基本功能模塊，系統(tǒng)擴(kuò)展功能模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法；緊接著介紹了系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn)，包括固件程序，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。這一部分重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)固件的實(shí)現(xiàn)，以及如何運(yùn)用軟件工具Win Driver開發(fā)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序；論文最后一部分講述了系統(tǒng)的調(diào)試過程，包括硬件測(cè)試和在Win Driver環(huán)境下的系統(tǒng)調(diào)試，以及在調(diào)試過程遇到的問題和解決方法。
系統(tǒng)開發(fā)的最終硬件成果是一個(gè)帶有USB接口的設(shè)備，通過USB電纜與PC機(jī)相連接，能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)對(duì)設(shè)備的列舉，以及和PC機(jī)交換數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展功能。

關(guān)鍵詞：USB、單片機(jī)系統(tǒng)、PDIUSBD12、固件、Win Driver




目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 選題現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 1
1.3 論文內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 2
第2章 USB技術(shù) 3
2.1 USB總線概述 3
2.1.1 USB總線簡(jiǎn)介 3
2.2.2 USB總線的優(yōu)點(diǎn) 3
2.2 USB協(xié)議簡(jiǎn)介 4
2.2.1 USB物理體系結(jié)構(gòu) 4
2.2.2 USB設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu) 5
2.2.3 USB傳輸類型 6
2.2.4 USB低層通信協(xié)議 6
2.3 USB接口技術(shù) 8
第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 9
3.1 設(shè)備電路系統(tǒng)概述 9
3.2 51單片機(jī)最小系統(tǒng) 9
3.3 PDIUSBD12外圍電路及其與單片機(jī)的連接設(shè)計(jì) 10
3.3.1 PDIUSBD12介紹 10
3.3.2 USB外圍電路及其與單片機(jī)連接 14
3.4 擴(kuò)展功能電路的設(shè)計(jì) 15
3.4.1 PS/2串行接口的擴(kuò)展設(shè)計(jì) 15
3.4.2 Flash存儲(chǔ)器的擴(kuò)展設(shè)計(jì) 16
3.4.3 LPT并行接口的擴(kuò)展設(shè)計(jì) 17
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19
4.1 固件程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 19
4.1.1 描述符 19
4.1.2 固件程序的結(jié)構(gòu) 20
4.2 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 24
4.2.1 驅(qū)動(dòng)程序概述 24
4.2.2 WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) 24
4.2.3 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的工具軟件 25
4.2.4 用Win Driver開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序 25
4.3 系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā) 26
4.3.1 應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)的功能 26
4.3.2 利用Win Driver實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序 27
第5章 系統(tǒng)調(diào)試 28
5.1 系統(tǒng)硬件測(cè)試 28
5.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試及系統(tǒng)測(cè)試 28
結(jié)束語(yǔ) 30
參考文獻(xiàn) 31
附 錄 32

參考文獻(xiàn)
[1] 李軍，51系列單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開發(fā)指南，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2002。
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[4] （美）Jan Axelson，USB大全，北京，中國(guó)電力出版社，2001。
[5] 張念淮，USB總線接口開發(fā)指南，國(guó)防工業(yè)出版社，1999。