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USB功能描述

已有 1138 次閱讀2019-2-23 10:54

1.1簡介

實現(xiàn)USB2.0全速設(shè)備和APB1間的接口

支持掛起/恢復(fù)，可以停止設(shè)備時鐘實現(xiàn)低功耗。

1.2主要的特征

1、符合USB2.0全速技術(shù)規(guī)范

2、可配置1到8個USB端點【8個雙向端點，16個單向端點】

3、CRC生成、校驗，NRZI編碼、解碼、位填充【硬件實現(xiàn)，可以通過抓取數(shù)據(jù)來實現(xiàn)】

4、支持同步傳輸

5、支持批量、同步端點的雙緩沖區(qū)機制

6、支持USB掛起、恢復(fù)操作【通過檢測3ms內(nèi)沒有sof信號為掛起】

7、幀鎖定時鐘脈沖生成

1.3功能描述

1、PC機與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸共享一專用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

2、緩沖區(qū)的大小由端點的數(shù)目與每個端點最大的數(shù)據(jù)分組決定，每個端點最大可使用512字節(jié)，最多可使用16個單向或8個雙向端點。

3、USB模塊同主機通信，根據(jù)USB的規(guī)范實現(xiàn)了令牌分組，數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和握手的處理。

4、硬件實現(xiàn)傳輸?shù)母袷�，如CRC生成、校驗。

5、每個端點都有一個緩沖區(qū)描述塊，描述了緩沖區(qū)地址、大小、和需要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。【端點配置描述符】

6、當數(shù)據(jù)和端點已配置，USB模塊識別有效的令牌分組時，將發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸

7、USB模塊通過一個內(nèi)部的16位寄存器實現(xiàn)端口與專用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換。

8、根據(jù)傳輸?shù)姆较蚺c需求，發(fā)送或接收適當?shù)奈帐址纸M

9、數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，通過中斷處理程序可以得到端點需要的服務(wù)【讀取寄存器的狀態(tài)，分揀出不同的中斷要求】

10、在同步傳輸和高吞吐量的批量傳輸中提供了雙緩沖機制

11、支持低功耗模式【通過寫控制寄存器，使模塊處于SUSPEND模式】

12、支持喚醒USB模式【在低功耗模式下，檢測USB數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)傳輸/將中斷源接到喚醒引腳上】

13、支持直接啟動或停止時鐘系統(tǒng)

1.4USB功能模塊描述

USB模塊實現(xiàn)了USB接口的所有特性：

1、串行接口控制器（SIE），實現(xiàn)的功能：幀頭同步域識別，位填充，CRC產(chǎn)生和校驗，PID驗證/產(chǎn)生，握手處理。與USB收發(fā)器交互，利用分組緩沖接口提供的虛擬緩沖區(qū)存儲局部數(shù)據(jù)。根據(jù)USB相關(guān)的事件產(chǎn)生相關(guān)的端點信號。如sof、USB復(fù)位，數(shù)據(jù)錯誤

2、定時器：產(chǎn)生與幀開始同步的時鐘脈沖，并在3ms內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸，檢測為掛起狀態(tài)。

3、分組緩沖器。根據(jù)SIE的要求分配合適的緩沖區(qū)，并定位到端點寄存器所指向的存儲區(qū)地址。地址自增。記錄傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)防止緩存器溢出。

4、端點相關(guān)寄存器。對于單向或單緩沖器的端點，一個寄存器可以實現(xiàn)兩個不同的端點。

一共8個寄存器，可以實現(xiàn)16個單向 /單緩沖的端點或者7個雙緩沖的端點或者這些端點的組合。

5、控制寄存器：包含USB的狀態(tài)信息，掛起低功耗等

6、中斷寄存器：獲取中斷源和中斷信息。

端點0作為單緩沖模式下的控制端點。

APB1接口部分

1、分組緩沖區(qū) 大小為512字節(jié)

2、仲裁器：通過向APB1提供較高的訪問優(yōu)先級來解決總線沖突。采用分時復(fù)用的策略

實現(xiàn)了虛擬雙端口SRAM.

3、寄存器映射單元：把USB的寄存器映射成被APB1尋址的16位寬度的內(nèi)存集合。

4、APB1封裝：將整個USB模塊映射到APB1地址空間。

5、中斷映射單元：

USB低優(yōu)先級中斷（通道20）：所有USB事件觸發(fā)。

USB高優(yōu)先級中斷（通道19）：僅能由同步和雙緩沖批量的正確傳輸事件觸發(fā)。

USB喚醒中斷（通道42）：由USB掛起模式的喚醒事件觸發(fā)。

1.5 USB模塊與應(yīng)運程序的交互

1、系統(tǒng)復(fù)位或上電流程先配時鐘信號再清除復(fù)位信號

2、分組緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)與用途接口APB1的一半周期用于微控周期的訪問，一半周期用于USB模塊的訪問。USB模塊使用固定的時鐘48MHZ,APB1總線的時鐘必須大于8MHz.

3、端點初始化

第一步是把適當?shù)闹祵懙紸DDRn_TX或ADDRn_RX寄存器中， USB_EpnR寄存器的EP_TYPE位確定端點的基本類型， EP_KIND位確定端點的特殊特性。作為發(fā)送方，需要設(shè)置USB_EpnR寄存器的STAT_TX位來使能端點，并配置COUNTn_TX位決定發(fā)送長度。作為接收方，需要設(shè)置STAT_RX位來使能端點，并且設(shè)置BL_SIZE和NUM_BLOCK位，確定接收緩沖區(qū)的大小，以檢測緩沖區(qū)溢出的異常。

4、IN分組

第一步接收到一IN令牌，訪問相應(yīng)的ADDRn_TX和COUNTn_TX寄存器，并將這些寄存器中的數(shù)值存儲到內(nèi)部的16位寄存器ADDR和COUNT。第二步，根據(jù)DTOG_TX位發(fā)送DATA0或DATA1分組，并訪問緩沖區(qū)。第三步，從緩沖區(qū)讀到的第一個字節(jié)將被裝載到輸出移位寄存器中，并開始發(fā)送。四，接收到主機響應(yīng)的ACK，應(yīng)用程序需要通過USB_ISTR寄存器的EP_ID和DIR位識別產(chǎn)生中斷的USB端點。五、CTR_TX事件的中斷服務(wù)程序需要首先清除中斷標志位，然后準備好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，更新COUNTn_TX為下次需要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，最后再設(shè)置STAT_TX位為’11’(端點有效)，再次使能數(shù)據(jù)傳輸。

5、OUT分組和SETUP分組

第一步，找到與該端點相關(guān)的ADDRn_RX和COUNTn_RX寄存器，并將ADDRn_RX 寄存器的值保存在內(nèi) 部 ADDR 寄存器中。第二步，初始化內(nèi)部寄存器。第三步：存儲數(shù)據(jù)到ADDR指向的分組緩沖區(qū)中。第三步，分步揍做校驗。

6、控制傳輸

第一步，建立過程。第二步，可選的數(shù)據(jù)過程。第三步，狀態(tài)過程。

1.6 雙緩沖機制

第一，將USB_EPnR寄存器的EP_TYPE位設(shè)為’00’，定義端點為批量端點

第二，將USB_EPnR寄存器的EP_KIND位設(shè)為’1’，定義端點為雙緩沖端點

1.7同步傳輸

第一，配置同步端點，

第二，雙緩沖機制配置

第三，初始化DTOG位。

第四，數(shù)據(jù)傳輸。