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基于CC2531的USB接口设计

导读: USB接口由于其方便灵活、独立供电的特点,已广泛应用于数据采集与监控系统中。采用TI公司的第二代SOC芯片CC2531,实现了基于USB接口的虚拟串口通信,并以温度监测系统将其引入到实际工程中来。

  1 CDC类简介

  在USB的文件中,定义了将某种相同属性的设备整合在一起的群体,称之为类。这样做可以同时开发该类的驱动程序,提高了驱动程序的复用性。CDC类是通信设备类的简称,是专为各种通信设备定义的子类。根据应用场合的不同,CDC类可以分成以下不同的模型:POST(传统纯电话业务)模型、ISDN模型和Networking(网络)模型。其中,POST模型又可以分为DL(直接线控制)模型、AC(抽象控制)模型、Datapump(数据泵)模型、T(电话)模型。CDC类的结构如图1所示。本文的USB接口开发就属于POST模型下的AC模型。

 

图1 CDC类结构图

  此外,CDC又由CommunicatiON Interface Class(通信接口类)和Data Interface Class(数据接口类)组成。通信接口类主要负责设备的管理和控制,数据接口类则负责数据的传输。不同的模型端点需求不同,对系统所用的抽象控制模型来说,通信接口类需要一个控制端点(Control Endpoint)来管理设备的枚举、虚拟串口的波特率和数据类型的设置。数据接口类的需求相对比较灵活,本例中采用一个块传输 IN端点和一个等时传输OUT端点。

  2 CC2531芯片简介

  CC2531是TI公司针对2.4 GHz ISM频带推出的第二代支持ZigBee/IEEE 802.15.4协议的片上集成芯片。其内部集成了高性能射频收发器、工业标准增强型8051 MCU内核、256 KB Flash和8 KB RAM;具有1个USB全速接口、2个USART、8位和16位定时器、看门狗定时器、8路输入可配置的12位ADC、21个GPIO、AES128协同处理器;硬件支持CSMACA、数字化的RSSI/LQI和强大的DMA功能,具有电池监测和温度感测功能。

  CC2531全速USB接口的结构如图2所示。其特性如下:

  ◆ 全速操作(12 Mbps);

  ◆ 6个端口,端口0为控制端点,其余5个为数据传输端点;

  ◆ 具有1 KB SRAM(FIFO)存储USB数据包;

  ◆ 端口支持的数据包大小为8~512字节;

  ◆ 支持双缓冲传输模式。

 

图2 USB接口结构图

  端点0(EP0)为控制端点,枚举阶段的通信都是通过该端口完成的。端点1~5(EP1~5)可以通过SFR配置为等时、块、中断3种传输方式。其中块传输端点和中断传输端点对应的USB寄存器设置是一样的,但在固件方面具有不同的属性。同时为了加快数据传输,还可以使用双缓冲模式。在配置各个端点的属性之前,必须通过特殊寄存器USBINDEX来选择不同的端点,以此来选择当前进行配置的端点寄存器组。

  3 USB通信的实现

  CC2531的USB硬件连接很简单,如图3所示。采用USB总线供电方式,通过电压转换芯片AM11173.3为硬件电路提供3.3 V电压(图中未画出)。由于该设备为全速设备,因此D+信号线通过电阻上拉。

 

图3 CC2531的USB硬件连接

 

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