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USB接口芯片F(xiàn)TDI VNC2在51單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用
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摘要：介紹了FTDI公司生產(chǎn)的主／從雙工作模式USB接口芯片VNC2的性能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給出了VNC2芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展ＵＳＢ接口的硬件電路，同時(shí)給出了該系統(tǒng)的USB驅(qū)動(dòng)程序及實(shí)現(xiàn)Ｕ盤讀寫功能的應(yīng)用程序。
關(guān)鍵詞：VNC2；USB接口；驅(qū)動(dòng)程序；Ｕ盤讀寫
�。� 引言
ＵＳＢ（通用串行總線）是ＩＮＴＥＬ、ＤＥＣ、ＭＩ-ＣＲＯＳＯＦＴ、ＩＢＭ等公司聯(lián)合提出的、最近幾年逐步在ＰＣ領(lǐng)域廣為應(yīng)用的新型接口技術(shù)。ＵＳＢ接 口通用性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸方式多樣、成本低、支持即插即用、易于擴(kuò)展且便于使用，這些優(yōu)點(diǎn)使其得到許多硬件廠商的青睞。目前各種類型的ＵＳＢ產(chǎn)品已大量 涌入市場(chǎng)，同時(shí)也被廣泛地用在ＰＣ機(jī)及嵌入式系統(tǒng)中。
ＵＳＢ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中居核心地位的是Ｈｏｓｔ（也稱為主機(jī)），任何一次ＵＳＢ數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)發(fā)起和控制，所有的ＵＳＢ外設(shè)都只能和主機(jī)建立連接，任何 兩個(gè)外設(shè)之間或是兩個(gè)主機(jī)之間無(wú)法直接通信。而目前，扮演主機(jī)角色的大多是個(gè)人電腦ＰＣ。而我們買到和使用的ＵＳＢ移動(dòng)設(shè)備都是ＵＳＢ外設(shè) （ｄｅｖｉｃｅ），如ＵＳＢ的移動(dòng)硬盤、ＵＳＢ接口的數(shù)碼相機(jī)等。所有這些設(shè)備都只能在ＰＣ上或通過(guò)ＰＣ來(lái)進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)交換。沒(méi)有了ＰＣ，這些設(shè)備就“ 失靈”了（指數(shù)據(jù)交換的功能）。
５１系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)高可靠性、高性價(jià)比吸引了大量國(guó)內(nèi)用戶，被廣泛應(yīng)用于測(cè)控和自動(dòng)化領(lǐng)域。用５１系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)ＵＳＢ主機(jī)接口， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)ＵＳＢ外設(shè)的控制，對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等性能都有很大的作用。本文使用５１系列單片機(jī)Ｗ７８Ｅ５４和ＵＳＢ接口芯片 VNC2 設(shè)計(jì)了一個(gè)ＵＳＢ主機(jī)接口，通過(guò)該接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)ＵＳＢ外設(shè)Ｕ盤的讀寫控制，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)＊。
２ VNC2的結(jié)構(gòu)性能
VNC2 是FTDI第二代提供兩口USB Host的芯片.VNC2 是一個(gè)可編程的，基于通用的嵌入式微處理器核心的片上系統(tǒng)。
從早期的VNC1升級(jí)到VNC2，CPU 處理能力有了顯著的提升。USB的數(shù)據(jù)傳輸由硬件處理，因此用戶能更方便的進(jìn)行控制。 完整的組合軟件設(shè)計(jì)環(huán)境和工具可以使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。 提供各種芯片封裝及配置的評(píng)估板給客戶。
嵌入式微處理器處理核心。 16 bit Harvard 架構(gòu)。指令長(zhǎng)度可變。支持系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)試。USB設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)時(shí)，VNC2進(jìn)入省電狀態(tài)。 (<2.5mA)提供開(kāi)發(fā)工具使客戶可以生成自己獨(dú)有的firmware。256Kbytes E-Flash Memory 16Kbytes Data RAM 可以通過(guò)UART, SPI, FIFO接口或U盤進(jìn)行firmware 更新。 可提供評(píng)估板。兩個(gè)全速/低速 USB 2.0 host/slave 接口�？删幊� UART。兩個(gè)SPI slave接口和一個(gè)SPI master 接口。提供通用的I/O口。內(nèi)嵌DMA控制器。通用的計(jì)數(shù)器。8 bit FIFO 接口。最大8個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)引腳。支持總線主控功能調(diào)試界面。
３ 和微控制器的硬件接口
圖２所示是５１系列微控制器Ｗ７８Ｅ５４與VNC2的連接電路。在該設(shè)計(jì)硬件時(shí)，由于所選用的５１系列單片機(jī)Ｗ７８Ｅ５４及其周圍元件的工作電壓為 ５Ｖ，而VNC2的工作電壓為３．３Ｖ，所以系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)提供５Ｖ和３．３Ｖ電源；雖然VNC2可以使用１２ＭＨｚ晶振，但在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā) 現(xiàn)，如果晶振質(zhì)量不太好，電路穩(wěn)定性就會(huì)比較差，因此，設(shè)計(jì)時(shí)推薦使用４８ＭＨｚ晶振；由于VNC2的中斷請(qǐng)求輸出的是高電平，因此需要用反向器把 它變換成低電平以滿足Ｗ７８Ｅ５４中斷輸入要求；此外，VNC2是低電平復(fù)位；其ＵＳＢ插座的電源接口也應(yīng)作５００ｍＡ限流處理以保護(hù)系統(tǒng)。
４ 軟件設(shè)計(jì)
ＵＳＢ軟件設(shè)計(jì)分為２部分，一是VNC2芯片編寫ＵＳＢ主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序；二是系統(tǒng)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成Ｕ盤數(shù)據(jù)讀寫的應(yīng)用程序。
５ 結(jié)束語(yǔ)
使用ＵＳＢ主機(jī)接口控制器VNC2實(shí)現(xiàn)對(duì)Ｕ盤的讀寫，可為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供一種通用、方便和可靠的解決方案，目前該方案已成功應(yīng)用到 筆者自主研發(fā)的溫室環(huán)境信息采集系統(tǒng)中，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試證明了它的實(shí)用性和可靠性。由于VNC2同時(shí)具有從機(jī)工作模式，因此，也可將此方案經(jīng)簡(jiǎn)單 修改后開(kāi)發(fā)ＵＳＢ接口從設(shè)備，從而滿足不同場(chǎng)合的需要。 | 
