基于USB的串行通信软硬件设计

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USB虚拟串口设计

毕业设计 [论文]题目：基于STM32的USB虚拟串口学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导老师：完成时间：2015年5月19日河南城建学院本科毕业设计（论文）中文摘要摘要USB接口是最为简单的接口，它具有传输速度快、即插即用、端口扩展简单有效等特点，在数据传输技术飞速发展的当代USB接口得到广泛的应用。

越来越多的电脑设备开始采用USB接口进行数据的传输，而通用异步串行通信口（简称串口或者COM口）是一种比较古老的串行通信口，在几年前的PC上，几乎是必备接口。

以前的设备与PC相连基本上都是用的COM口，那么将设备移植到USB接口成为人们研究的热门。

本论文以USB通信设备类中的抽象控制模型为基础，对通信设备类及实现虚拟设备的原理进行了研究，设计并实现了基于通信设备类的虚拟串口驱动程序。

论文研究设计了基于STM32单片机的USB虚拟串口驱动程序的结构和实现方案，该程序主要由通信命令转换和数据传输两部分构成，虚拟串口的实现技术在数据传输方面进行了改进。

论文的主要工作如下：1.研究了USB协议的请求和传输模式，分析了通信设备类实现虚拟设备的方案。

2.给出了一种符合通信设备类中抽象控制模型的虚拟串口实现方案。

该方案提供了一种基于通信设备类开发虚拟设备的模板，对设计中的诸多问题进行了详细的说明，并改进了虚拟串口驱动程序中数据的处理流程。

3.将改进后的数据处理流程是现在虚拟串口中，生成的一种基于通信设备类的虚拟串口稳定、高速。

最后，在串口测试软件下对虚拟串口驱动程序进行了测试，达到了预期目标。

关键字:通讯设备类,枚举过程,虚拟串口程序,抽象控制模型河南城建学院本科毕业设计（论文）AbstractAbstractUSB interface is the most simple interface, it has the transmission speed, plug and play, port extension characteristics such as simple and effective, in rapid development of the contemporary USB data transmission technology has been widely used. More and more computer equipment used USB interface for data transmission, and the universal asynchronous serial communication port (hereinafter referred to as a serial port or COM) is a relatively old serial communication port, in a few years ago on a PC, is almost a necessary interface. Before the equipment connected to the PC are basically use the COM, then transplanted device into the USB interface become a hot research.Abstract in this paper by USB communication device class control model, based on the communication device class and realize the principle of virtual device are studied, designed and implemented based on the virtual serial port communication device class driver.Thesis study design based on the STM32 MCU USB virtual serial port driver structure and implementation scheme of the program is mainly consisting of communication command conversion and data transmission, the implementation technologies of virtual serial port is improved in terms of data transmission. Paper's main work is as follows:1.to study the requests of USB protocol and transmission mode, analyzes the communication device class implementation scheme of virtual devices.2.presents a communication device class of control model of the implement of virtual serial port. This scheme provides a virtual device based on the communication device class development of templates, to account for the problems in detail in the design, and improve the virtual serial port driver in data processing.3.data processing of the improved process is now in virtual serial port, the generated based on the virtual serial port communication device class stability, high speed. Finally, under the serial test software of virtual serial port driver was tested, and reached the anticipated goal.Keywords: Communication equipment Class ;T he enumeration process;Abstract Control Model河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)Abstract (II)目录........................................................................................................................................................ I II 第1章绪论. (1)1.1 USB虚拟串口设计背景及其意义 (1)1.2 USB虚拟串口设计研究方法及目标 (2)1.3 USB虚拟串口设计国内外研究现状 (2)第2章USB及串口简单介绍 (4)2.1 USB简介 (4)2.2 串口简介 (4)2.3 USB虚拟串口简介 (5)第3章 USB和USB CDC协议 (6)3.1 通用串行总线USB (6)3.1.1 USB协议相关知识介绍 (6)3.1.2 USB协议枚举过程分析 (8)3.2 USB CDC协议 (9)3.3 USB通信过程 (10)第4章虚拟串口的实现 (12)4.1 串口的工作原理 (12)4.2 USB虚拟串口设计 (13)4.2.1 STM32 USB部分说明 (13)4.4.2 USB电路连接 (14)4.2.3 虚拟串口程序设计 (15)第5章结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录： (21)河南城建学院本科毕业设计（论文）第1章绪论第1章绪论1.1 USB虚拟串口设计背景及其意义USB作为一种计算机总线技术，在现在的计算机上已经是不可或缺的了。

基于安卓平台的USB接口与串口通信转换的实现

基于安卓平台的USB接口与串口通信转换的实现作者：冯生强张新龙来源：《中国新通信》2016年第18期【摘要】在数据通信中，接口的使用尤其重要，特别是USB接口以及串口的应用较为广泛，随着智能家居、物联网以及安卓系统的飞速发展，基于安卓系统的多个通信接口之间转换成为拓展应用空间、延伸应用领域的有效通联手段。

本文提出一种基于安卓系统的USB接口与串口通信的设计，尤其是对硬件系统的设计提出方案，并在软件设计中指出了注意事项以及方式方法，为开发人员实现接口转换的实现具有一定指导意义。

【关键词】 Android USB 串口一、总体设计安卓操作系统，是谷歌公司于2007年11月在全球正式发布的最新智能手机软件开发平台。

该系统内核心模块全部来自linux技术，整个系统的与以前的所有手机系统不同之处在于它是一个全新并且全部开放式的开发方式，直至今天，安卓系统俨然已是全世界应用最广、用户最多、最受手机应用开发商推崇的智能系统之首。

随着智能家居、物联网的飞速发展，目前使用智能手机来实现实时了解家居信息，跟踪了解信息动态的需求越来越大。

尤其是要实现多个通信接口之间的信息通联成为拓展应用空间、延伸应用领域的基本途径和手段。

本文提出了一种基于安卓开发平台，实现usb接口与串口之间通信转换的硬件连接方式，特别是在现代工业以及智能家居控领域，usb接口、RS485、RS232等接口最为普遍，由于这些接口的发展历史较为悠久，目前绝大部分领域都在普遍应用，如：常用的程序烧写接口、机械类控制系统、云台操作系统等等，都将此类接口用于必要的通讯使用。

二、硬件设计系统的硬件部分一共分为两个部分，一个是实现系统的主要控制芯片，另外一个是实现USB和串口转换电路。

2.1主控芯片选择在本设计中，我们把主控芯片定为韩国Samsung公司生产的S5P4418，（基于Cortex-A9的微处理器芯片）。

整个芯片多达180个管脚，它采取“邮票孔”的核心板和底板相结合的设计方式，并且核心板扩展性很强，总体来看有一下几个特点：1.工作稳定可靠，采用8层沉金PCB工艺设计，电气特性和抗干扰性能较好。

通用串行通信接口标准(USB)

微计算机系统
微计算机系统包的分类编码由PID表示。8位PID中的高4位用于包的分类编码，低 4位作校验用。 1).标志包
8BIT SYNC 8BIT PID 7BIT ADDR 4BIT ENDP 5BIT CRC
SYNC:同步域，标志包的开始，输入电路利用它来同步。 PID:包类型域，标志保有4种：OUT,IN,Setup,SOF ADDR:设备地址域，确定包的传输目的地址。7位长，有128个地址。 ENDP:端点域，确定包要传输到设备的哪个端点。4位长，一个设备可有16个端点。 CRC:检查预，5位长度，用于ADDR和ENDP地校验 (1)帧开始包（SOF） USB的总线时间被划分为帧，一个帧周期可以描述为：在主机发帧开始标志后，总线处于工作状态，主机将发送和接收几个交换，交换完毕后，进入帧结束间隔区，此时总线处于空闲，等待下一个帧启动标志的到来。1帧的持续时间为1ms，每一帧都有独立的编号。
微计算机系统 3）中断传输单向的，且仅输入到主机，用于不固定的、少量的数据传送。当设备需要主机为其服务时，向主机发送此类信息。如，键盘，鼠标即采用此类方式。USB的中断是Polling（查询）类型，主机要频繁地请求端点输入。 4）等时传输等时(Isochronous)(同步)传输可以单向和双向，用于传送连续性、实时的数据。其特点是要求传输输率去定，时间性强，忽略传送错误。如，视频设备，数字声音设备和数字相机采用此方式。 B交换的包格式 USB总线的传输包含一个或多个交换(Transaction),而交换又是所谓 “包”组成的，包是组成USB交换的基本单位。USB总线上的每一次交换至少需要3各包才能完成：标志（令牌）包：含有设备地址码、端点号、传输方向，传输类型。每次传输都由主机发出标志包开始。数据包：数据源向目的地址发送。一次交换，数据包可携带的数据最多位1023BYTE. 握手包：由数据接收方向数据握手方发出的反馈信息。如果有错，要重发。除了等时传输外，其它传输类型都需要握手包。

用VB实现基于USB的虚拟串口通讯

VB6．0环境下基于USB的虚拟串口通讯实现电路图以FTDI公司的FT232BL芯片为核心设计并实现了基于USB接口的计算机与单片机之间的虚拟串口通讯。

单片机采用Philips公司P89系列单片机，完成数据的存储。

计算机在Windows 环境下利用MSComm通讯控件实现上位机与下位机之间的数据传输。

在此提出了PC机对虚拟串口的自动识别方法，并提供了程序的源代码。

实验结果表明，用虚拟串口实现计算机与单片机之间的USB通信，具有速度快，软件实现简单等优点。

0引言数据传输是现代通讯过程中的一个重要环节，在数据传输过程中，不仅要求数据传输的准确率要高，而且要求速度快、连接方便。

传统的RS232串口通讯和并口通讯都存在传输速度低、扩展性差、安装麻烦等缺点，而基于USB接口的数据传输系统能够较好地解决这些问题。

目前，USB接口以其传输速率高、即插即用、支持热插拔等优点，逐步成为PC机的标准接口。

本文中的数据传输系统采用了USB接口进行上位机与下位机之间的数据通讯。

下位机采用Philips公司P89系列单片机，完成数据的存储。

上位机通过VB6．0编程，实现上位机与下位机之间的数据传输。

1数据传输系统的总体设计系统的硬件部分主要包括2部分：上位机端和下位机端。

上位机采用PC机或笔记本电脑，操作系统为Windows XP，实现上位机和下位机之间的数据传输、显示、处理、存储及查询功能。

系统的下位机采用philips公司P89系列单片机，完成数据的存储。

下位机为一个手持的数据存储仪，由USB转串口数据转换模块、TTL转RS422总线模块、中央处理模块、显示模块、存储模块、电源模块等组成。

上位机与下位机的连接利用PC机自带的USB接口，原理框图如图1所示。

图1数据传输系统原理框图把数据记录卡插入数据存储仪内，可把卡内数据转存到存储模块。

数据存储仪通过USB口与PC机连接，把所存数据传输到上位机，上位机对数据进行显示、处理及存储。

《基于农业物联网的无线传感器USB接口与通信设计》范文

《基于农业物联网的无线传感器USB接口与通信设计》篇一一、引言随着科技的发展，农业物联网（IoT-Agri）技术的应用正在不断拓展。

通过整合现代通信技术和传统农业技术，物联网技术在农业生产、管理和优化方面取得了显著的成果。

在农业生产中，无线传感器网络作为农业物联网的重要组成部分，对于提高农业生产效率和资源利用率具有重要作用。

本文将重点探讨基于农业物联网的无线传感器USB接口与通信设计，旨在为农业物联网的进一步发展提供技术支持。

二、无线传感器USB接口设计1. 接口选择与原理无线传感器USB接口作为连接传感器与计算机的桥梁，是实现数据传输的关键。

本文选用的USB接口具有高速、稳定、易扩展的特点，能够满足农业物联网中大量数据传输的需求。

USB接口通过串行通信协议与无线传感器进行数据交换，实现数据的实时传输和监控。

2. 硬件设计硬件设计是无线传感器USB接口设计的核心部分。

在硬件设计中，我们采用了微型化、低功耗的设计理念，以确保传感器在农业生产环境中的稳定性和可靠性。

同时，我们优化了电路布局和元件选择，以降低系统功耗和成本。

此外，我们还设计了防尘、防水等保护措施，以适应农业生产环境中的恶劣条件。

三、通信设计1. 通信协议与标准在通信设计中，我们采用了通用的无线通信协议和标准，如Wi-Fi、ZigBee等。

这些协议和标准具有高速、低功耗、覆盖范围广等特点，能够满足农业物联网中大量传感器数据的传输需求。

同时，我们还根据实际需求进行了定制化开发，以确保系统在不同场景下的稳定性和可靠性。

2. 数据传输与处理数据传输与处理是通信设计的核心任务。

我们采用了高效的数据压缩和加密算法，以降低数据传输量和提高数据安全性。

同时，我们还设计了数据存储和管理的机制，以便用户对数据进行实时监控和分析。

此外，我们还提供了友好的用户界面和操作界面，以便用户轻松地使用和维护系统。

四、系统实现与应用在系统实现与应用方面，我们采用了模块化设计思想，将系统分为传感器模块、数据处理模块、通信模块等部分。

一款基于USB串口的I2C在线调试神器_立创快报技术分享

一、作品简介I2C总线，是NXP半导体（原PHILIPS）于20多年前发明的一种简单的双向二线制串行通信总线，也叫I2C或IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)。

I2C总线是各种总线中使用信号线最少，电路简洁，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。

因此，基于I2C接口的各类芯片器件，在实际市场中得到广泛应用。

这些芯片例如：※24CXX系列的EEPROM，如24LC08、24C01、24C128等等※I2C总线8位并行IO口扩展芯片PCF8574/JLC1562；※I2C接口时钟芯片DS1307/PCF8563/SD2000D/M41T80/ME901/ISL1208/；※I2C ADC芯片ADS1110(16bitADC)/ADS1112(16bitADC)/※I2C DAC芯片DAC5574(8bitDAC)/DAC6573(10bitDAC)/DAC8571(16bitDAC)/；※I2C接口的温度传感器SHT30/SHT31/TMP101/TMP275/DS1621/MAX6625；为了评估这些芯片，通常的做法是使用一个单片机或ARM，自行编写I2C驱动代码，然后对这些器件进行读写操作，并把数据结果上传到PC机的方式进行展现。

然后，这样的做法较麻烦，因为单片机需要反复的烧录和调试，不是很直观和方便。

为此，本人使用来自英国著名公司FTDI的高性能USB转串口芯片FT234XD芯片+NXP公司的UART转I2C总线协议管理器芯片C18IM700制作了这款可在线实时读写I2C总线的调试利器、神器！这款利器具有操作简单（会打字就行）、显示直观地特点，大大提高了测试和评估各类I2C器件的工作效率。

下面，请允许本人给大家介绍这款利器的设计过程和使用方法。

二、作品亮点①实现通过UART协议读写I2C协议的从器件或者传感器，不用写繁琐的I2C程序咯！② I2C的底层驱动由原发明人--NXP公司设计和提供，确保了I2C驱动的最佳时序！③采用业界公认的USB接口专家--FTDI公司出品的FT234XD作为USB转串口单元。

串行232接口与USB接口的转接口设计

1绪论1.1 USB转RS232应用价值USB自从1994年推出以来，逐渐得到了广泛的应用，现在的计算机都配备有USB 接口。

USB具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、手机等几乎所有的外部设备。

正是由于USB的强大功能，使原来流行的RS-232接口逐渐退出了市场，现在很多新型的计算机甚至不带有串口。

但是RS-232可以做很多USB无法进行的工作；而且目前尚有很多外围设备，如打印机，Modem，传真机仍是用串口连接的，计算机如果不带串口或者串口数量少就会给使用者带来极大的不便。

所以设计出一种USB转RS232的设备是非常具有实用价值的，它可以满足某些没有串口或者串口数量少的计算机对串口通信的需求。

USB转RS232通信线可使你在串口和USB接口之间非常容易地建立可靠的连接，通过利用USB接口具有的即插即用和热插拔的功能给串口外围设备提供非常容易使用的环境。

它的设计可以轻松实现USB接口到通用串口之间的转换，为没有串口的计算机提供快速的通道，而且其传输速率高达1Mbps以上[1].1.2 现有USB转RS232专用芯片介绍随着新型的计算机的串口数量逐渐减少，用户对于USB转RS232通信线的要求也在不断的增加。

许多芯片制造商陆续推出不同功能的USB转S232专用芯片，用来满足广大用户的需求。

一下是现在市面上比较流行的几种USB转RS232专用芯片。

(1)PL2303芯片:台湾玖旺科技公司推出。

兼容USB1.1规格；通信速率最高为1.5Mbps；内含USB1.1全双工收发器；支持RS232串行接口。

(2)CJS1015芯片：深圳金鑫电子科技公司推出。

兼容USB 2.0规格；使用USB 全速通信(12Mbps)；内含USB 2.0全双工收发器，48MHz晶振。

(3)FT232BM芯片：FTDI公司推出。

同时兼容USB 2.0和USB 1.1规格；适合任意波特率的数据传输；内置EEPROM，可在线编程。

USB接口技术及电路设计分析

USB接口技术及电路设计分析USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口技术是一种用于连接计算机与外部设备的通信接口标准。

USB接口技术已经成为现代计算机及相关设备的主要接口之一，广泛应用于各种设备，包括鼠标、键盘、打印机、摄像头、存储设备等。

本文将对USB接口技术及其电路设计进行分析，主要包括接口规范、传输速度、电路设计等内容。

一、USB接口规范USB接口技术的发展离不开其规范的标准化。

USB接口规范由USB Implementers Forum（USB实施者论坛）制定，目前最新的USB规范版本为USB 3.2、USB规范定义了USB接口的物理连接、信号传输方式、电气特性等方面的要求，确保了不同厂商的设备能够互相兼容。

二、传输速度USB接口技术支持多种传输速率，包括低速（1.5 Mbps）、全速（12 Mbps）、高速（480 Mbps）和超高速（5 Gbps及更高）。

不同的设备根据其传输需求可以选择不同的速率。

此外，USB 3.0引入了新的SuperSpeed+规范，提供了超高速传输速率，可达到10 Gbps的传输速度。

三、电路设计1.PHY芯片：USB接口电路设计的核心是PHY芯片（物理层接口芯片），其功能是负责将上层协议层的数据转换为物理层信号，并与外部设备进行通信。

PHY芯片一般包括时钟管理、数据缓冲、电压转换、信号解调等功能模块。

B控制器：USB接口电路设计中的另一个重要组成部分是USB控制器。

USB控制器主要负责管理和控制USB接口的插拔检测、数据传输、电源管理等功能。

USB控制器可以是在主处理器上实现的软件控制器，也可以是独立的硬件控制器。

3.电源管理：USB接口电路设计中的一个重要考虑因素是电源管理。

USB接口可以通过提供电源来为外部设备供电，也可以通过从外部设备接收电源来为设备充电。

为了保证电源的稳定性和可靠性，电路设计中通常需要考虑电源隔离、电源过载保护、稳压电路等。

基于USB接口实现双机通信设计与实现

摘要：USB由于其速度快、支持热插拔、稳定性好、用户使用方便、支持即插即用等优点，现已成为PC机的标准总线接口。

本文介绍了一种利用USB总线接口来实现的双PC机互联的技术方案。

随着个人计算机对USB标准的支持，USB的各种应用应运而生。

从手持设备、桌面设备、家用设备甚至到工业、通讯、测控等领域，都出现了USB的便捷设备。

如常用的U盘、USB摄像头和USB鼠标键盘等。

它们的出现，极大的丰富了人们的生活，也渐渐的改变着人们的生活工作方式。

同时，随着计算机的普及和信息化进程的加快，家庭内出现两台电脑己不少见了。

对大多数家庭用户来说，利用计算机网卡的RJ45接口就能满足基本的数据传输和网络共享了。

但是要进行Internet连接共享就不行了，因为一台电脑一般只有一个网卡。

为了方便快捷高速的实现Internet连接共享，可以利用USB双机互联线进行连接。

基于此，本文就针对USB双机互联展开，逐步地讨论了USB双机互联的原理及其实现过程。

本文首先从USBI.1协议和TCP/IP着手，分析了互联所需的协议及WindowsXP 系统对其的支持情况，得出主机侧需要一个微端口USB虚拟网卡驱动支持。

随后，以系统的观点，把USB互联设备分成软件部分和硬件部分，并对它们分别进行可行性分析，并给出基本的实现细节和过程。

再者，在介绍S3C44BOX 开发板的基础上，扩展了一USB口作为USB机互联设备。

最后，专门对软件设计给出了编程见解和遇到的常见问题，并结合软硬件的编程、调试和运行分析，总结了USB双机互联实现的所需的知识和方法。

关键字:USB接口双机通信1引言总体现状随着PC的普及和信息网络的大发展，上网的人越来越多，也越来越依賴网络给自己工作生活带来便捷。

同时无线网络进一步的发展，我们几乎不受限制的随时随地接入互联网浏览信息、电子邮件、下载文件和听音乐等等网络活动。

有了网络，我们的地球小了，生活也得变丰富多彩了。

我们已经离不开网络了。

基于嵌入式ARM9的USB设计与实现

基于嵌入式ARM9的USB设计与实现引言USB(Universal Serial Bus)是通用串行总线的缩写，因其具有方便易用，动态分配带宽，容错性优越和高性价比等特点，现已成为计算机的主流接口。

随着嵌入式系统的广泛应用，各种小型终端需要开发出与外界联系的USB 接口。

目前，常用的技术有两种。

基于单片机的USB接口，特点是需要外置芯片，电路复杂，留下的CPU资源不多；基于ARM的USB接口，特点是资源丰富，但ARM系列产品较多，如果选型不当，还需要搭接较多的外围电路，且不能很好地发挥CPU性能。

1 USB 接口原理USB1.1 规范[1]将USB 分为5 部分：控制器、控制器驱动程序、USB 芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB 设备的客户端驱动程序。

(1) 控制器（Host Controller）主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。

(2) 控制器驱动程序（Host Controller Driver）, 在控制器与USB 设备间建立通信管道（Pipe）。

(3) USB 驱动程序（USB Driver），提供对不同USB 设备及芯片的支持。

(4) USB 设备（USB Device）, 有两类USB 设备：一类称为功能设备（Function），另一类是称为USB 集线器（HUB）,可以连接多个USB 设备。

(5) USB 设备驱动程序（Client Driver Software）及特定应用程序。

主控制器的驱动软件由操作系统支持，USB 设备开发人员一般只需编写客户驱动程序，实现特定功能，设备端所有功能软件需要全面设计。

USB 的四种数据传输模式分别是：控制型传输、中断型传输、批量型传输、实时型传输。

第一种在缺省通道中传输USB 接口本身的配置等控制信息，后面三种用于功能部件传输数据。

中断型用于键盘等的异步输入输出少量数据传输，批量传输主要用于象硬盘等块设备的数据传输，在中断和批量的传输过程中要传递交互握手信号，确保数据准确无误。

基于CY7C68013A的USB接口系统设计

1 芯片简介
本系统 USB 设备接口芯片选择 Cypress 公司 EZ U SB FX2 系列中的 C Y7C68013A - 128A XC ,该芯片包含一个 8051 处理器、一个串行接口引擎 ( SIE) 、一个 U SB 收发器、8 kB 片上 RAM 、512 字节 Scratch RAM 、4 kB 的 FIFO 存储器以及一个通用可编程接口 ( GPIF) [1] 。它是
一个全面集成的解决方案 ,占用更少的电路板空间 ,并能够缩短开发时间。
该芯片支持 12 Mb/ s 的全速速率和 480 Mb/ s 的高速传输速率 ,可以使用控制传输、批量传输、中断传输、同步传输等 4 种传输速率 ,完全适用于 U SB2. 0 ,并且向下兼容 U SB1. 1 。
2. 1 存储器电路存储器采用 C Y7C199 - 15VC , 该芯片是 32 K ×8
Static RAM ,具有很高的速率 ,可以配合 68013 芯片进行高速数据交换。该芯片扩展容易 ,具有 15 位地址线 ,接 C Y7C68013A 的 A0 - A14 ;C Y7C199 具有 8 位数据线 ,接 C Y7C68013A 的 D0 - D7 ;另外 ,68013 的地址线 A15 经过反相后接 C Y7C199 的片选线 CE# ,68013 的 WR # 引脚接 C Y7C199 的写信号线 WE# ,68013 的读信号线 RD # 和片外存储器读信号线 PSEN # 相与后接 C Y7C199 的输出使能信号线 O E# ,这样设计的好处是 ,C Y7C199 既能当数据存储器使用 ,也能当程序存储器使用。
计算机应用
文章编号 :1002 - 6886 (2008) 01 - 0077 - 03

USB接口在单片机系统中的应用实践与优化

USB接口在单片机系统中的应用实践与优化USB（Universal Serial Bus）（通用串行总线）接口是一种用于计算机和外部设备之间进行数据传输和通信的标准接口。

在单片机系统中，USB接口的应用逐渐得到广泛应用并快速发展。

本文将介绍USB接口在单片机系统中的应用实践以及针对其优化的一些方法和技巧。

USB接口的应用实践起初主要是在个人计算机和外部设备之间进行数据传输，然而，随着单片机内部资源的不断增加和成本的不断降低，USB接口在单片机系统中的应用逐渐增多。

在实践中，USB接口在单片机系统中的应用主要体现在以下几个方面：1. 数据传输：单片机经过USB接口与外部设备进行数据传输，可以实现快速、稳定的数据传输。

例如，可以通过USB接口将单片机与电脑连接，实现数据的读取和写入，用于程序的下载、数据的采集等。

2. 外设控制：USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。

通过单片机与USB接口的结合，可以实现对这些外部设备的控制。

例如，可以通过单片机控制USB接口与打印机进行数据传输，实现打印功能。

3. 通信功能：USB接口支持实时数据传输，可以方便地实现与其他设备之间的通信。

单片机可以通过USB接口与其他设备进行通信，如与传感器进行数据交互、与上位机进行通讯等。

针对USB接口在单片机系统中的应用，我们可以采取一些优化方法和技巧，以提高系统的性能和稳定性。

下面是一些常见的优化方法：1. 选用合适的USB芯片：不同的USB芯片有不同的性能和功能特点，选用合适的USB芯片对系统的性能和稳定性有着重要的影响。

在选择USB芯片时，需要考虑芯片的数据传输速度、功耗和支持的USB协议等因素。

2. 合理设计电路：USB接口涉及到电路设计，合理的电路设计可以提高系统的抗干扰能力和稳定性。

例如，可以采用差分线传输方式来减小传输的干扰和噪声。

3. 优化软件设计：软件部分也是需要优化的关键点。

通过合理的软件设计，可以提高系统的性能。

USB接口实验

设备驱动程序设计 USB 读写 Embest S3CEV40 的 USB 控制器 USBN9603 用户寄存器有两个，分别为只写的内部地址寄存器，与可读写的数据寄存器，内部地址寄存器的地址为 0x02000002，数据寄存器地址为 0x02000000。对 USB 控制器进行读操作（包括读 USB 内部寄存器及数据）时，第一步是设置 USB 6bits 宽的内部地址寄存器，指明将要从 USB 某个内部地址读一个字节，第二步是从数据寄存器读出 8bits 宽的数据。对 USB 进行写操作类似读操作，第一步同样是设置 USB 的内部地址寄存器，指明将要写一个字节数据到 USB 内部某个地址中去。 USB 中断 Embest S3CEV40 的 USB 控制器中断请求引脚连接 S3C44B0X 外部中断引脚 EXINT0，对应的中断向量为 0，初始化 USB 中断的步骤是：
通道 2 中由 Txevent2（）处理端点 3（单向发送）的事件，rxevent2（）处理端点 4（单向接收）的事件。通道 3 中由 Txevent3（）处理端点 5 的事件，rxevent3()处理端点 6 的事件。
USBN9603 与 MCU 的接口模式分为两种： 8 位并行总线模式（Parallel Interface），使用并行总线方式时又可选择复用（Multiplexed）或非复用（Non-Multiplexed）模式，其中地址/数据线的复用方式电路设计稍显复杂。微总线模式（MICROWIRE interface）。以上模式的选择由管脚 MODE0，MODE1 决定。
初始化中断控制器的 INTCON，及中断方式寄存器 INTMOD，使 EINT0 中断使能。安装 USB 中断服程序入口到中断向量中去。初始化 IO 端口 G 组控制器 PCONG， PUPG 指明 EXINT0 是作为中断输入引脚使用。设置外部中断寄存器 EXTINT，指明触发中断方式。初始化 USB 初始化 USB 需要使用 USB 读写函数对 USB 控制器内部的控制寄存器进行设置。需要设置的 USB 控制寄存器如下：首先，通过设置主控制寄存器 MCNTRL 软件复位位（SRST），复位 USB 控制器。设置主控制寄存器 MCNTRL，电压调整位（VGE），及中断输出（INTOC）位，以禁止中断输出。写时钟寄存器 CCONF，设置 USB 控制器工作频率。初始化功能地址寄存器 FAR （ Function Address Register ），及 EPC0 寄存器（Endpoint 0 Control Register），端点号 0 为双向端点，作控制使用。设置中断掩码寄存器，有主掩码寄存器(MAMSK)，无应答事件寄存器(NAKMSK)，发送事件寄存器 (TXMSK) ，接收事件寄存器 (RXMSK) ， Alternate 事件寄存器 (ALTMSK)。最后允许 USB 控制器中信号输出，使控制器附加到 USB 总线上。 USB 中断服务例程中断服务程序处理 USB 控制器产生的中断，它将数据从 USB 内部 FIFO 读出，并建立正确的事件标志，以通知主循环程序处理。基本步骤如下：从主事件寄存器（MAEV）读出产生中断的事件。根据主事件寄存器某位状态判别事件，接着读取相应的事件寄存器：接收事件寄存器（RXEV），或发送事件寄存器（TXEV），或无应答事件寄存器（NAKEV），或 Alternate 事件寄存器（ALTEV）。进一步判别事件寄存器的某位状态，根据具体事件，分别做相应的操作。通道 0(端点 0)用于控制传输，在驱动程序中调用 rxevent0()，txevent0()处理端点 0 的事件。通道 1 中由 Txevent1（）处理端点 1（单向发送）的事件，rxevent1（）处理端点 2（单向接收）的事件。

电脑usb的工作原理

电脑usb的工作原理电脑USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种常用的数据传输接口，广泛应用于计算机、手机、音视频设备等各类电子产品之间的数据传输和设备连接。

USB的工作原理主要包括硬件和软件两个方面。

从硬件上来说，USB由四根线组成，分别为Vcc（电源供应）、D+（数据+）、D-（数据-）和GND（地线）。

通常，USB还有一个ID线，用于判断连接的设备是主机还是从设备。

USB接口通常有两个端口，分别是A型和B型。

A型端口常用于主机（如电脑），而B型端口常用于从设备（如打印机、移动硬盘）。

USB的通信原理是基于主从设备的工作方式。

主设备通常是指电脑或USB集线器，而从设备则是指连接在主设备上的各类USB外部设备。

在USB工作时，首先主设备会向从设备发送一个令牌包（Token Packet），用于建立通信通道。

主设备通过令牌包的传输方式来选择要传输的设备地址。

从设备接收到令牌包后，会发送一个响应包（Response Packet），通知主设备接收到令牌包并准备好传输数据。

接下来，主设备会发送数据包（Data Packet）或者接收数据包，用于传输实际的数据。

从设备收到数据后，会发送一个应答包（Acknowledgement Packet）给主设备，表示已成功接收到数据。

当数据传输完成后，主设备会发送一个令牌包用于结束数据传输。

从设备收到结束令牌包后，也会发送一个应答包给主设备，表示数据传输结束。

USB的数据传输速率可以根据不同的USB标准来确定。

目前，USB标准主要分为USB 1.0、USB 2.0和USB 3.0。

其中，USB 1.0的理论传输速率为1.5Mbps，USB 2.0的传输速率为480Mbps，而USB 3.0的传输速率可达到5Gbps。

在软件层面上，USB通过定义一系列的设备类（Device Class）和协议来使外部设备与主机进行通信。

例如，USB HID（Human Interface Device）类定义了鼠标、键盘等外部输入设备与主机之间的通信规范；USB Mass Storage类定义了外部存储设备（如U盘）与主机之间的数据传输规范。

基于USB通信的实验系统设计与实现

Ｆｂ２ｏｅ．０８Ｖ１２Ｎｏ１ｏ．４．
第２４卷第１期
［文章编号］６３－９４２０）１０９— ５１７２４（０８０ —０４０
基于ＵＢ通信的实验系统设计与实现Ｓ
杜新虎，
（．西北工业大学自动化学院，陕西西安１
维普资讯
２００８年２月
陕西理工学院学报（自然科学版）
ＪｕａｏｈａｘＵｉｒｔｏｅｈｏｇＮｔａＳｉｎｅＥｉｏ）ｏｒｌｆａｎｉｎｖｓｙｆｃｎｌｙ（ａｒｌｃｃｄｔｎｎＳｅｉＴｏｕｅｉ
实验项目。
数据采集模块由ＡＤ转换和微控制器组成，／／ＡＤ转换器在ＭＣ的控制下将系统软件实现的模拟Ｕ量如正弦波、方波和直流电压等输出到各个模拟口上。
１３应用程序模块．
应用程序是复杂的上位机软件系统，能体现软件控制成本低、可操作性强、改动等优越性。系统易模块化的硬件结构为软件的设计与实现提供了便利，是作为学生实验，以针对不同的实验设计软特别可
收稿日期：０７— ７— ５２００２
作者简介：杜新虎（９４）男，１６一，山西运城人，硕士研究生，西业工业大学讲师，主要研究方向为检测技术与自动化装置。
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陕西理工学院学报（自然科学版）
第２４卷
的ＵＢ硬件，包括ＵＢ总线接口层、ＳＳ它ＳＵＢ逻辑设备层和各个功能模块。

USB接口设计范文

USB接口设计范文USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种被广泛应用于计算机和其他电子设备之间进行数据传输的接口标准。

自1996年发布以来，USB接口已成为计算机和其他设备之间最常用的连接方式之一、在设计USB接口时，需要考虑多个因素，如数据传输速度、稳定性、兼容性等等。

第一点，USB接口设计需要考虑数据传输速度。

随着科技的发展，需求越来越高的数据传输速度成为了一种趋势。

在设计USB接口时，需要考虑如何提高数据传输速度，以满足用户的需求。

USB接口设计中的一种常见方法是增加传输线路的数量，以提高接口的带宽。

此外，还可以使用更高速的传输协议，如USB3.0、USB3.1等，以提高数据传输速度。

第二点，USB接口设计需要考虑稳定性。

数据传输的稳定性是评判一个接口性能的重要指标之一、在设计USB接口时，需要考虑如何降低干扰和噪声，以提高数据传输的稳定性。

可以通过增加屏蔽层、优化电磁兼容性等方式来提高USB接口的稳定性。

此外，还可以对USB接口进行工程测试和验证，以确保其在各种工作环境下都能提供稳定的性能。

第三点，USB接口设计需要考虑兼容性。

由于USB接口广泛应用于各种设备中，因此兼容性是设计USB接口时需要重点考虑的因素之一、以往的USB接口版本之间存在一定的兼容性问题，用户在连接设备时可能需要使用适配器或转接线。

在设计USB接口时，需要采用兼容性更好的设计方案，使新版本的USB接口能够向下兼容旧版本的设备。

此外，现代USB接口设计还需要考虑节能和环保。

随着人们对环境保护意识的提高，设计节能和环保的USB接口已成为一种趋势。

在USB接口设计中，可以采用各种技术手段来降低功耗，如休眠模式、动态功耗管理等。

同时，还要考虑材料的选择和回收利用，以减少对环境的影响。

综上所述，USB接口设计需要考虑多个因素，如数据传输速度、稳定性、兼容性、节能和环保等。

只有在综合考虑这些因素的基础上，才能设计出功能强大、稳定可靠、兼容性好的USB接口，满足用户的需求。

USB协议架构及驱动架构

USB协议架构及驱动架构一、引言USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接计算机及外部设备的通信协议和接口标准。

USB协议架构及驱动架构是为了实现计算机与外部设备之间的数据传输和通信而设计的。

本协议旨在详细介绍USB协议的架构以及驱动的工作原理和结构。

二、USB协议架构USB协议架构包括物理层、数据链路层、传输层和应用层。

1. 物理层USB物理层负责定义USB的硬件接口和电气特性。

它规定了USB的连接器类型、电缆规格、信号传输方式等。

USB物理层还包括供电规范，用于为外部设备提供电源。

2. 数据链路层USB数据链路层负责管理数据的传输和流控。

它将数据分割成数据包，并加上头部和尾部信息。

数据链路层还负责错误检测和纠正，确保数据的可靠传输。

3. 传输层USB传输层定义了数据的传输方式和协议。

它包括了四种传输类型：控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。

控制传输用于设备的配置和控制，批量传输用于大容量数据的传输，中断传输用于实时的事件通知，等时传输用于音视频等对延迟要求较高的应用。

4. 应用层USB应用层定义了设备的功能和通信协议。

它规定了设备的描述信息、功能集、命令和响应等。

USB应用层还包括了设备类别的定义，如存储设备类、音频设备类、打印机设备类等。

三、驱动架构USB驱动架构包括主机控制器驱动和设备驱动。

1. 主机控制器驱动主机控制器驱动是在操作系统内核中实现的，负责管理和控制USB主机控制器的工作。

它与物理层和数据链路层进行交互，完成USB设备的连接和通信。

主机控制器驱动还负责处理设备的插拔事件、配置设备、传输数据等。

2. 设备驱动设备驱动是在操作系统内核中实现的，负责管理和控制USB外部设备的工作。

它与主机控制器驱动进行通信，完成设备的初始化、数据传输、命令执行等。

设备驱动还负责处理设备的中断、事件通知等。

四、USB协议的工作流程USB协议的工作流程包括设备的连接和初始化、数据传输和设备的断开。

通用串行总线USB的驱动程序设计

文章编号：1009-8119（2005）04-0040-03基于WDM的USB驱动程序设计赵娟1 仲顺安1 郭磊2（1．北京理工大学信息科学技术学院，北京 1000812．石家庄陆军参谋指挥学院教育技术专业，石家庄 050064）摘要简单介绍了USB的特性。

为了介绍USB驱动，重点阐述了WDM驱动程序的原理和Windows系统内核管理机制和应用程序的区别。

并给出了利用Driverstudio的C++语言编写的例程。

关键词 USB设备，WDM，操作系统，驱动程序The Implementation of the USB Driver Based on WDMZhao Juan Zhong Shun'an Guo LeiAbstrct The attribute of the USB is descripted in the paper. For developing usb driver, the mechanism of kenerl management and the privilege level of applications in window2000 are introduced in the paper. An example of the driver handling USB transfer programmed by using C++ with the help of the driverstudio is given. Keyword USB device，WDM，OS，Driver1 引言USB，全称是Universal Serial Bus（通用串行总线），它是由Compaq、Microsoft、Intel、IBM等七家公司共同开发的，旨在解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信的标准，自1995年在Comdex上亮相以来已广泛地为各PC厂家支持。