摘 要：本文介紹了51單片機控制sl811hs實現(xiàn)usb主機的硬件設(shè)計和底層驅(qū)動的編寫。其中，底層驅(qū)動部分主要講述了usb總線復位、設(shè)備插拔動作檢測、設(shè)備速度檢測以及usb傳輸事務(wù)的實現(xiàn)。

    引言

    基于usb接口的設(shè)備使用方便，性價比高，因此在人們的工作和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如u盤、移動硬盤、移動光驅(qū)、usb攝像頭、usb鼠標鍵盤等。同時，51 系列單片機以其成熟的技術(shù)和高性價比吸引了大量國內(nèi)用戶，被廣泛應(yīng)用于測控和自動化領(lǐng)域。因此，如果在51 單片機系統(tǒng)中增加usb 主機接口，實現(xiàn)對usb 從機設(shè)備的控制，則該單片機系統(tǒng)可充分利用現(xiàn)有的各種usb從機設(shè)備，大大擴展單片機系統(tǒng)的功能。

    本設(shè)計實現(xiàn)了在51單片機系統(tǒng)中增加usb主機功能，采用普通51單片機外接專用usb接口芯片的方案。這種方案雖然會使系統(tǒng)傳輸速度受到限制，而且在穩(wěn)定性方面有所欠缺，但此方案設(shè)計靈活性高，且易于移植，為低成本產(chǎn)品的開發(fā)提供了廣闊前景。設(shè)計中采用的51單片機是atmel公司的at89s52芯片，usb主機功能的擴展通過外接專用usb接口芯片sl811hs實現(xiàn)。cypress公司的usb接口芯片sl811hs可以工作在主機或從機模式，支持usb1.1的全速和低速數(shù)據(jù)傳輸。工作在主機模式時，sl811hs可以自動檢測外設(shè)的插拔動作，可以按照外處理器(如單片機)的要求自動把數(shù)據(jù)整合為usb協(xié)議數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)傳輸。

    圖 1 系統(tǒng)硬件示意圖

    本文將介紹單片機at89s52控制sl811hs的硬件設(shè)計和底層驅(qū)動的編寫，其中重點講述底層驅(qū)動的設(shè)計。

    硬件設(shè)計

    系統(tǒng)的硬件原理圖如圖1所示。at89s52的供電電壓為5v，sl811hs的為3.3v。盡管供電電壓不同，但根據(jù)芯片引腳的信號噪聲容限參數(shù)分析可知，at89s52與sl811hs之間的引腳可以直接相連，不需要電平轉(zhuǎn)換或緩沖。

    表1 usb主機枚舉操作驅(qū)動的層次關(guān)系

    軟件設(shè)計

    usb主機驅(qū)動是一個高低層子程序的組合，實現(xiàn)usb傳輸和控制的過程是較高層子程序調(diào)用較低層子程序的過程。編寫usb主機驅(qū)動時，可接從低層往高層的順序逐層進行。

    以usb主機枚舉從機設(shè)備的操作為例，實現(xiàn)該功能所需要的各層子程序?qū)哟侮P(guān)系如表1所示。本文將介紹較低層的幾個子程序的實現(xiàn)，包括讀寫sl811hs內(nèi)部寄存器、傳輸事務(wù)的實現(xiàn)、設(shè)備插拔檢測、復位等，其中，“傳輸事務(wù)的實現(xiàn)”是關(guān)鍵和難點，同時也是本文的重點。

    單片機讀寫sl811hs

    內(nèi)部寄存器

    讀寫sl811hs內(nèi)部寄存器子程序是最低層的子程序，系統(tǒng)所進行的各種操作主要都是通過調(diào)用這些子程序讀寫sl811hs內(nèi)部寄存器實現(xiàn)的。例如，通過讀取sl811hs的狀態(tài)寄存器獲取sl811hs的狀態(tài)信息可以實現(xiàn)設(shè)備插拔檢測、設(shè)備速度檢測等，通過向sl811hs的相關(guān)控制寄存器寫入控制字節(jié)可以實現(xiàn)usb總線復位以及usb數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌?

    sl811hs內(nèi)部寄存器

    從編程結(jié)構(gòu)的角度來看，sl811hs內(nèi)部寄存器一共有256個單元，每個單元是一個字節(jié)，其中地址為[00h]~[0fh]的前16個單元是sl811hs的狀態(tài)寄存器或控制寄存器(統(tǒng)稱為特殊寄存器)，其余的是數(shù)據(jù)緩沖寄存器。表2列出了16個特殊寄存器的名稱和主要功能含義。

    表2 sl811hs內(nèi)部特殊寄存器簡介

    單片機讀寫sl811hs

   &nbs