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2008-10-15 16:30:12
一、USB规范简介
USB是一种支持在USB主机和USB设备之间进行串行数据传输的通信。主机作为总线的主叫方，采用两种信令模式：全速模式12Mb/s和低速模式1.5Mb/s。USB使用四种数据传输方式：控制传输（control）、中断传输（interrupt）、批量传输（bulk）及等时传输（isochronous）。其中控制模式主要用于控制指令传输及USB规范的实现，等时传输主要用于音频及视频传输。USB通过两次总线列举（Enumeration and
Renumertion）来实现设备识别以及驱动程序析加载。其具体过程为：USB设备连到主机后，主机依据USB规范在特定地址通过端口0（endpoint0）与外设通信，并将外设视为默认设备。外设与主机通信将其6设备标识（DID、PID、VID）发给主机进行第二次总线列举。主机根据设备标识，加载相应设备驱动程序，重新分配地址，并将控制权转交给外设固件（firmware），通过固件与设备驱动程序及主机应用程序的交互通信，来实现外设的功能。
二、USB控制器芯片
1.CYPRESS2131简介
CYPRESS2131芯片是一种高度集成的USB芯片，具有3个显著特片：
（1）提供一种软件（SOFT，RAM BASED）解决方案，可实现外设固件的不断更新与升级；
（2）完全符合USB规范，提供足够的端点数目、缓冲区大小以及足够的速度；
（3）其内核可自动实现对USB规范的响应，最大限度地压缩了代码长度。
另外，CYPRESS2131还支持器扩展，具有低功耗、低噪声、有效的高级语言支持和增强的指令集等特性。CYPRESS2131芯片为80针PQFP封装，其引脚如图1所示。
2.CYPRESS2131的组成
CYPRESS2131功能框图如图2所示。
（1）收发器
USB电缆只包含4根电线：Vbus、D+、D-和GND。数据以12Mb/s的全速信号或1.5Mb/s的低速信号在D+和D-信号线上差分传输。收发器建在芯片上，不需要外部电路（在D+或D-上用来选择全速或低速的上拉电阻的情况除外）。
（2）串行接口引擎(SIE)
SIE通过包排序、信号产生/检测、CRC产生/校验、NRZI数据编码、位填充和包标识产生/解码来处理USB通信，并保证传送到USB电缆上的数据字节以LSB开头。
（3）微控制及片上RAM
CYPRESS2131使用增强型8051，具有以下特点：
（1）使用3.3V电源；
（2）24MHz晶振，一个总线周期仅用4个时钟周期；
（3）使用双数据指针；
（4）增加了异步串口UART2和16位定时器T2；
（5）高速内存接口及专用16位地址总线；
（6）增加了8个中断（INT2～INT5、PFI、T2及UART2）；
（7）快速外部存取模式（使用AutoPoint）；
（8）支持断点功能。
CYPRESS2131上用的片内内存（RAM）为8KB，但是为了便于外设固件的升级与更新，该8KB RAM既可用于传统意义上的ROM，又可用于RAM。其中的6KB用于程序存储与数据存储，其他2KB用于端点缓冲区。 CYPRESS2131使用16个端：8个批量传输端点（IN、OUT各8个）、8个等时传输端点（IN、OUT各8个），每个端点的缓冲区为64Byte。每个端点均个有字节计数器及重新发送和接收当数据组的能力。该8KB RAM需通过命令MOVX进行访问。
另外，为了便于实现总线列举和国外部功能芯片相通信，CYPRESS2131还支持I2C总线。
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