傳統(tǒng)的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫異常復(fù)雜，程序員往往很難入手。Silicon Laboratories公司提供的USBXpress開發(fā)包大大簡化了USB通信的應(yīng)用和相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，只要做好開發(fā)前的準(zhǔn)備工作，USBXpress開發(fā)包完全可以實(shí)現(xiàn)USB通信的所有功能。本文介紹USB通信開發(fā)的全過程，以及在開發(fā)過程中需要注意的事項(xiàng)。(主要針對(duì)設(shè)備端USB通信進(jìn)行講解)

1 USBXpress簡介
    由Silicon Laboratories公司推出的USBXpress開發(fā)包涵蓋了主機(jī)端和設(shè)備端的所有函數(shù)功能，支持C8051F32X、C8051F34X和CP210X設(shè)備的USB通信。USBXpress開發(fā)包中包含主機(jī)端的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、主機(jī)端設(shè)備驅(qū)動(dòng)安裝程序、主機(jī)端的動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)和設(shè)備端的函數(shù)庫文件。
    設(shè)備端的函數(shù)庫文件提供了支持C805IF32X和C8051F34X設(shè)備USB通信的API函數(shù)，這些函數(shù)可以在Keil uVision3編譯環(huán)境下被編譯通過。編譯前需要在工程中添加相關(guān)的文件，詳見下文。
    設(shè)備端函數(shù)庫中主要的API函數(shù)如下：
    USB Clock Start()         -初始化USB時(shí)鐘
    USB Init()                -USB接口初始化
    Block Write()             -向Buffer中寫數(shù)據(jù)
    Block Read()              -從Buffer中讀數(shù)據(jù)
    Get Interrupt Source()    -獲取API函數(shù)的中斷標(biāo)志值
    USB Int Enable()          -允許API函數(shù)中斷
    USB Int Disable()         -不允許API函數(shù)中斷
    USB Disable()             -不允許USB接口通信
    USB Suspend()             -延緩USB中斷

2 設(shè)備端的電路設(shè)計(jì)
    (1)USB插座引腳識(shí)別
    在沒備端電路設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)USB插座引腳必須對(duì)應(yīng)連接，否則將直接影響到與主機(jī)端的通信。USB插座一般分為A型插座和B型插座，如圖1所示，其引腳說明如表1所列。

    (3)USB通信電路說明
    ①電路中的D-和D+不應(yīng)連接其他負(fù)載電路，因?yàn)槿魏呜?fù)載將影響數(shù)據(jù)線路上的電流，從而影響數(shù)據(jù)傳輸，直接后果將導(dǎo)致主機(jī)端無法識(shí)別設(shè)備。
    ②JTAG口線中的VDD引腳為+3 V輸入，輸入電壓過大將損壞器件。USB插口引腳與C8051F340引腳應(yīng)對(duì)應(yīng)連接，不要有誤。
    ③C8051F340的VBUS、REGIN和VDD引腳的連接有多種方式(穩(wěn)壓器配置)，詳見表2。

3 設(shè)備端的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
    在Keil uVision3編譯環(huán)境下，用USBXpress 工具包中的API函數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)備端的USB通信，前提是在工程中添加C8051F340．h、USB_API．h和USBX_F34X．LIB文件(USBXpress工具包提供相關(guān)文件)。
    下面介紹設(shè)備端USB的數(shù)據(jù)傳輸。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，必須對(duì)USB時(shí)鐘和USB接口初始化：

    (1)USB接口初始化參數(shù)定義
    ①USB_VID，16位二進(jìn)制賣主ID號(hào)，一般用SiliconLab的ID號(hào)(OXl0C4)。
    ②USB_PID，16位二進(jìn)制產(chǎn)品ID號(hào)，一般USBXpress規(guī)定為OXEA61。
    ③USB_MfrStr，BYTE型指針，指向描述廠商的字符串，不能為空。
若定義BYTE USB MfrStr[]={}，數(shù)組中第1個(gè)數(shù)說明數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)(元素個(gè)數(shù)=字符串元素個(gè)數(shù)*2+2)，第2個(gè)數(shù)說明字符串描述符的類型，0起間隔作用。以下的字符串定義同上。
    ④USB_ProductStr，BYTE型指針，指向描述產(chǎn)品的字符串，不能為空。
    ⑤USB_SerialStr，BYTE型指針，指向描述序列號(hào)的字符串，不能為空。
    ⑥USB_MaxPower，BYTE型，說明總線最大電流，極限為500 mA。若取值0x32，則表示最大電流為100 mA。
    ⑦USB_PwAttributes，BYTE型，用于供電配置。如果設(shè)備自己供電第6位置“1”，若為總線供電則為“O”。如果設(shè)備提供弱上拉作用，第5位置“l(fā)”，位0～4必須為“O”，位7必須為“1”。
    ⑧USB_bcdDevice，無符號(hào)int型，用BCD碼表示設(shè)備的版本號(hào)，如2．13版為Ox0213。
    (2)USB中斷函數(shù)
    設(shè)備端USB通信中API函數(shù)的功能，都在一個(gè)中斷模塊里面實(shí)現(xiàn)，為此必須提供一個(gè)中斷向量。其中，0x008B(Interrupt 17)是F34X設(shè)備的中斷向量。在main函數(shù)中，只有允許了USB中斷(調(diào)用USB Int Enable函數(shù))，才能進(jìn)入中斷。一旦進(jìn)入中斷服務(wù)程序，必須先獲得中斷標(biāo)志(調(diào)用Get_Interrupt_Source函數(shù)，返回BYTE型中斷標(biāo)志)，后續(xù)操作根據(jù)獲得的中斷標(biāo)志值與工具包自定義的中斷標(biāo)志值判斷執(zhí)行。自定義的中斷標(biāo)志值主要有：USB_RESET(復(fù)位中斷)、TX_COMPLETE(發(fā)送完成中斷)、RX_COMPLETE(允許接收中斷)、DEVICEOPEN(設(shè)備實(shí)例在主機(jī)端打開)、DEVICE SUSPEND(延緩信號(hào))等。
    中斷函數(shù)如下：

    在main函數(shù)中進(jìn)行初始化之后，若中斷允許，通過函數(shù)Block_write來發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不能超過4096。發(fā)送結(jié)束后將觸發(fā)中斷，從而進(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行判斷操作。如果主機(jī)端向設(shè)備端的Buffer寫入數(shù)據(jù)完成，也將觸發(fā)中斷，判斷執(zhí)行Block_Read操作將Buffer中的數(shù)據(jù)存入指定的存儲(chǔ)單元。
    發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)原型為：Block_write(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元首地址，發(fā)送的字節(jié)數(shù))。
    (3)主機(jī)端USB應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
    在VC++6．O編譯環(huán)境下開發(fā)主機(jī)端的USB通信應(yīng)用程序，需要注意在編譯之前向工程中添加開發(fā)包提供的SiUSBXp．dll、SiUSBXp．h和SiUSBXp．lib文件。
    為了能讓主機(jī)端識(shí)別USB設(shè)備并與之通信，在運(yùn)行應(yīng)用程序之前，要安裝主機(jī)端的驅(qū)動(dòng)程序(開發(fā)包已提供)。安裝了驅(qū)動(dòng)程序，主機(jī)端才能識(shí)別USB設(shè)備，在設(shè)備管理器中可以找到USB設(shè)備的相關(guān)描述信息。
    對(duì)USB設(shè)備的描述信息，除了可以修改設(shè)備端發(fā)送過來的描述符之外，還可以修改在主機(jī)端驅(qū)動(dòng)安裝目錄下*．inf文件中的信息。

結(jié)語
    本文詳細(xì)介紹了USB通信的開發(fā)過程、電路設(shè)計(jì)和設(shè)備端的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，簡單說明了USBXpress開發(fā)包在主機(jī)端應(yīng)用的條件設(shè)置。所有設(shè)計(jì)思路和方法都通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以直接用于工程項(xiàng)目開發(fā)。通過此方法，程序員可以很容易地進(jìn)行一系列USB通信應(yīng)用的設(shè)計(jì)和編程。