第11章 USB总线模块.ppt

第11章 USB总线模块 何宾 2011.12 本章内容 本章主要是介绍PSoC3内的USB总线模块，其内容主 要包括：USB总线模块概述、USB模块结构、USB模块工 作条件、逻辑传输模式、PS/2和CMOS I/O模式、USB人 体学输入设备的实现。 USB总线模块是PSoC3所提供的一个重要功能单元， 通过本章内容的学习，不仅能了解和掌握USB总线模块 的工作原理，还能掌握使用PSoC3实现USB总线模块通信 的方法。 PSoC3/5数字子系统--USB总线模块 PSoC USB作为一个USB设备和一个主机进行通信。 USB模块作为PSoC内的一个固定功能的设备。只支持全 速通信（12Mbps），并且和USB2.0协议兼容。USB设备 设计成即插即用，也支持热插拔。 PSoC3/5数字子系统--USB总线模块 USB总线模块的特点有： 与USB2.0规范兼容； 支持全速外设，最高速率到12Mbps； 支持8个数据端点和1个控制端点； 支持四种类型的传输-块(批量)数据传输，中断传输，同步传输和控制传输； 支持热插拔； 支持两种类型的逻辑传输模式：存储转发模式和直通模式； 差分信号（D+和D-）输出； 存储转发模式下支持最大的包为512个字节，直通模式的同步传输支持最大的包为1023个字节； 支持P2/2和CMOS信号； 操作电压范围为3.3V和5V； USB总线模块--USB模块结构 下图给出了USB模块的结构图，该模块由串行接口 引擎（Serial Interface Engine，SIE）和仲裁器构成。 USB总线模块--USB模块结构（串行接口引擎SIE） SIE用于处理译码，以及在发送和接收时，创建数据 和控制包。在接收时，SIE将USB的位流解码成USB的包； 在发送时，创建USB的位流。下面给出SIE的主要特性： 兼容USB2.0规范； 支持1个设备地址； 支持8个数据端点和1个控制端点； 每个端点支持中断； 在48MHz时钟下全速运行； 在控制端点集成一个8字节缓冲区； USB总线模块--USB模块结构（串行接口引擎SIE） 这个模块的寄存器主要用于配置数据端点操作和控制 端点的数据缓冲，寄存器也控制每个端点可用的中断。 SIE在每次传输结束后产生中断。使用 USB_SIE_INT_EN寄存器可以使能/禁止端点的中断。通 过USB_SIE_INT_SR寄存器可以得到端点的中断状态。 USB总线模块--USB模块结构（串行接口引擎SIE） SIE寄存器CNT0和CNT1保持着每个端点的计数 值，这个计数值表示USB传输的数据字节的个数。在输 出（OUT）端点情况下，固件程序确定端点所能接收到 的最大的字节。SIE用所接收到的字节数更新寄存器。在 输入（IN）端点情况下，它保持将要发送数据的字节 数。 USB_SIE_EPx_CR0寄存器保持每个端点的模式值。 模式值决定了USB模块对主机的响应。表5给出了 USB_SIE_EPx_CR0寄存器MODE位域的值。 USB总线模块--USB模块结构（串行接口引擎SIE） USB总线模块--USB模块结构（串行接口引擎SIE） SIE也报告发送错误，USB_SIE_EPx_CR0寄存器的 比特为“err_in_txn“表示错误的发生。 当设置该位时，当它接收到来自主机的其它IN令牌 时，硬件自动重发相同的数据。 这种重发只出现在存储转发模式下。在直通模式 下，通过固件读取该位来确定重发数据。 USB总线模块--USB模块结构（仲裁器） 模块仲裁器用于处理端点对SRAM存储器访问。 CPU 和SIE都可以访问SRAM存储器. 仲裁器负责处理CPU和 SIE访问SRAM的仲裁。仲裁器包含下面的模块： SIE接口模块； CPU接口模块； 存储器接口； DMA引擎； 仲裁逻辑； 同步模块； USB总线模块--USB模块结构（仲裁器） 仲裁器寄存器用于处理端点的配置，读端点地址和 写端点地址。它也用于配置每个端点所要求的逻辑传输 类型。每个端点支持中断。 仲裁器只有一个中断线用于中断控制器。 仲裁器寄存器处理使能/禁止端点的中断和保持中 断状态。仲裁器也负责存储器的管理（比如在数据端点 共享512字节的SRAM）。 USB总线模块--USB模块结构（仲裁器） 1．SIE接口模块 该模块负