1、 USB簡介

UBS（Universal Serial Bus）是一種標準的計算機與外設的連接接口，1995年問世，并由Compaq，Digital Equipment Corp．（現屬Compaq），IBM，Intel，Microsoft，NEC及Northern Telecom七家計算機與通信工業領域的領先公司組成的聯盟定義和推廣。1996年，該聯盟公布了USB 1．1規范。其后，隨著USB的完善和應用的需求，促進了高速USB2．0規范在1999年發布。目前已經成為外設的流行接口選擇。

USB具有諸多特性和特點。USB統一了各種接口設備的連接頭，如通信接口、打印機接口、顯示器接口、音響輸入／輸出設備、存儲設備等都采用相同的USB接口規范；USB即插即用，能自動檢測與配置系統的資源；USB完全支持“熱插拔”，在開機的狀態下，可以插入和拔離USB設備；USB接口規范1．1所支持的傳輸速度可達12 Mb／s（USBl．1），USB2．0規范支持的傳輸速度達到480 Mb／s；USB支持斗種不同傳輸速度和不同傳輸質量的數據傳輸方式，即批量傳輸方式、中斷傳輸方式、控制傳輸方式和同步傳輸方式，能夠滿足不同設備的不同需求；USB連接設備最多可達127個；USB采用單一專用的接口型號，所有的USB設備的接口型號完全統一，并且使用USB集線器來增加擴充的連接端口白的數目等。

2、 CY7C646xx系列

CY7C646xx系列是Cypress公司開發的全速的USB接口系列中的一種，該系列針對USB外圍設備設計，除了具有典型的USB特性之外，還具有三個關鍵特性：

1）該系列提供“軟”的應用方案，即基于片內RAM，支持即時動態固件（Firmware）下載功能，允許無限制的擴充和更新；

2）該系列能夠達到USBl．1協議的傳輸速度要求，向用戶提供足夠的端口、緩沖區和傳輸速度；

3）該系列對USB的底層協議實現高度硬件集成，簡化了硬件固件代碼的編程，加速了USB通信的掌握過程，更易于開發，其內部結構框圖如圖1所示。

該系列通過USB總線（包括+5V、地、D+、D-）和計算機相連；轉發器固化到芯片內部；串行接口引擎（亦稱USB核）具有完整的USB設備功能，完全能夠響應主機對設備的標準請求，具有3種USB配置，每種配置1個或16個端點。完全支持4種標準的USB數據傳輸類型（控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和同步傳輸）；芯片內部的程序數據隨機存儲器（RAM）具有8 KB的容量；芯片內嵌入增強的8051微處理器。具有所有的8051資源，即5個I／O口，2個通用異步轉發器（UART），3個計數器／定時器，擴展的中斷系統等；芯片利用從屬FIFO或者通用可編程接口（CPIF）和外部邏輯（諸如DSP等）進行數據傳輸。

3、 USB接口系統的結構

USB接口的結構如圖2所示。計算機采用Windows操作系統，用戶程序通過設備驅動程序訪問目標板。在目標板端上，CY7C646xx把TMS320VC33型數字信號處垣器和計算機通過USB總線建立通信鏈路，用CPLD進行目標板的控制。TMS320VC33通過CY7C646xx內置的從屬FIFO和CY7C646xx進行數據交換。

在本方案中，CY7C646xx采用無EEPROM的列舉方式，即當目標板插入USB端口時，操作系統進行USB常規描述符請求，CY7C646xx將內置的PID、VID和DID回復主機請求；主機動態加載“固件下載驅動程序”，由該驅動程序將8051程序代碼和數據下載至CYTC646xx內的RAM中，實現“軟”開發目的；該驅動程序重置啟動8051，重新列舉設備，下載至RAM中的程序回復主機的USB描述符請求，主機加載“數據通信驅動程序”，完成USB設備的安裝。應用程序通過“數據通信驅動程序”和CY7C646xx建立通信，完成數據傳輸。

4、 驅動程序的編寫

USB設備驅動程序采用一種新的驅動模型--WDM（windows driver model）。WDM通過提供一種靈活的方式來簡化驅動程序的開發，在實現對新硬件支持的基礎上減少并降低所必須開發的驅動程序的數量和復雜性。可以應用Cypress公司提供編寫CY7C646xx系列驅動程序框架源代碼進行相應的修改和添加，生成所需要的驅動程序。

4．1 固件下載驅動程序

利用代碼轉換工具hex2c．exe，將生成的8051固件代碼（hex文件）轉換為C文件；將C文件中的相應代碼拷貝到所提供的源代碼程序之一的firmware．c相應部分；利用WindowsDDK工具將各個源文件編譯成．sys文件。

修改相應的INF文件，將“％USB＼VID_0547&PID_1004．DeviceDesc％=EZUSBDev．Dev，USB＼VID_&PID_‘中的VID及PID修改為相應的”預設USB設備“的相應VID和PID，在本應用中，VID．為0547，PID為2235；緊接在此語句之后應加入相同的語句，PID和VID應為所下載的固件代碼所能提供的PID和VID，保證外設第二次列舉后能根據此PID和VID找到相應的支持主機和電路通信的驅動程序。

4．2 支持主機和電路通信的驅動程序

由Cypress公司提供的GPD（General Purpose Driver）模板供用戶修改使用。它提供一個上層的程序代碼來實現底層的驅動程序的編寫，能夠完成USB設備的標準請求及Cypress公司的該系列電路所特定的請求和數據的傳輸。該GPD所提供的接口函數具有通用性，包括打開、關閉設備及USB的I／O操作等。本應用主要采用上述兩類接口程序，在沒有改變所提供的EZUSB．SYS的驅動程序的情況下，實現主機和外設的數據通信。

5 、固件程序的編寫

固件程序指的是需要下載到CY7C646xx內RAM中的8051程序代碼和數據。需要完成的功能包括初始化CY7C646xx內部的所有用到的寄存器使之與外部電路相配合；對主機的USB標準請求的響應；CY7C646xx的電子仿真實際脫離與重新連接至USB接口的實現；設備休眠狀態的啟動和終止；完成讀取OUT端點和轉發至內部從屬”寫FIFO“及讀取內部從屬”讀FIFO“的數據和轉發至IN端點等功能。

該應用采用Keil51編譯環境，用C語言完成固件源代碼的編寫。采用標準的結構框架，修改或者添加自己的代碼，完成所需要的任務。

需要注意，如果開發者沒有使用片外接存儲器，需將Keil51編譯環境的L51 Location選項中的Code（指令碼部分）始于0x0080，而且xdata（數據部分）始于0xl000，以保證在同一個RAM中指令代碼和數據不混迭。

6 、計算機端應用程序的編寫

應用程序與設備進行通信的通用函數包括打開關閉設備、傳輸數據等：

6．1 打開和關閉設備

該應用程序基于Ezusb．sys驅動程序，利用VisualC++針對該電路進行操作，完成數據的傳輸。

打開設備： HANDLE hDevice=CreateFile （DeviceName，

GENERIC_WRITEIGENERIC_READ，FILE_SHARE_WRITE︱FILE_SHARE_READ，

NULL，OPEN_EXISTING，0，NULL）；

程序打開設備”DeviceName’‘的方式為通用讀寫方式，文件共享讀寫。

關閉設備：CloseHandle （hDevice）。

6．2 數據傳輸

其代碼為BOOL bResult = DeviceloControl （hDevice，direction，&Control，sizeof xxxx_TRANSFER_CONTROL），buffer，length， （unsigned long*）&nBytes，NULL），其中，hDevice為設備句柄；direction為數據傳輸的方向；Control為4種USB數據傳輸的方式選擇；size（xxxx_TRANSFER_CONTROL）為數據格式所需存儲空間的大小；buffer為所傳輸數據的緩沖區地址指針；nBytes為傳輸完成后實際傳輸的數據個數：數據傳輸格式為USB設備的統一規范，可參照Windows DDK中的相應文件。

6．3 數據傳輸的通信協議

每個數據包由包頭和數據或者只由包頭組成，最大的數據長度為64字節，由于本應用所采用的該系列的80引腳的CY7C64603沒有“數據空”對外標志，所以，外部電路讀寫邏輯每次瀆寫64字節。傳輸的字節不足64時由固件補零：·數據包格式如圖3所示。

責任編輯：gt