usb接口設(shè)計(jì)

1、清華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第一章第一章前言當(dāng)今的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備都在追求高速度和高通用性為了滿(mǎn)足用戶(hù)的需求以Intel為首的七家公司于1994年推出了USBUniversalSerialBus通用串行總線(xiàn)總線(xiàn)協(xié)議專(zhuān)用于低中速的計(jì)算機(jī)外設(shè)目前USB端口已成為了微機(jī)主板的標(biāo)準(zhǔn)端口而在不久的將來(lái)所有的微機(jī)外設(shè)包括鍵盤(pán)鼠標(biāo)顯示器打印機(jī)數(shù)字相機(jī)掃描儀和游戲柄等等都將通過(guò)USB與主機(jī)相連這種連接較以往普通并口和串口的連接而言主要的優(yōu)點(diǎn)是速度高功耗低支持即插

2、即用Plug&Play和使用維護(hù)方便作為一個(gè)硬件廠(chǎng)商或是開(kāi)發(fā)者最關(guān)心的便是如何去開(kāi)發(fā)USB外設(shè)一般的USB設(shè)備都使用一片微控制器作為其核心部件通過(guò)微控制器強(qiáng)大的控制和運(yùn)算功能開(kāi)發(fā)者可以很容易地實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的智能化MOTOLA公司是目前世界上最大的微控制器供應(yīng)商其8位微控制器的全球市場(chǎng)份額達(dá)到了30%左右MOTOLA公司將其8位微控制器歸類(lèi)為用戶(hù)定制的集成電路CSIC為客戶(hù)提供了MPURAMEPROMSPISCI定時(shí)器和USB等多種模塊

3、用量大的客戶(hù)可以根據(jù)自己的需要選擇不同的模塊來(lái)構(gòu)筑自己的微控制器MOTOLA公司從1996年開(kāi)始陸續(xù)推出了一系列含有USB模塊的8位微控制器用于支持USB總線(xiàn)協(xié)議的設(shè)備如最早的用于顯示器的68HC05BD9A用于鼠標(biāo)的68HC05JB2以及用于鍵盤(pán)的68HC08KL8和68HC08KH12等等通過(guò)微控制器內(nèi)含的USB模塊用戶(hù)可以很方便地實(shí)現(xiàn)USB總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)通訊68HC05JB4最初是用于開(kāi)發(fā)USB游戲柄的后來(lái)也常被用于其他一些USB外

4、設(shè)的開(kāi)發(fā)國(guó)外在近兩年已出現(xiàn)了不少的USB外設(shè)但目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上我們僅發(fā)現(xiàn)了臺(tái)灣生產(chǎn)的攝像頭等少數(shù)幾類(lèi)高速USB外設(shè)低速USB設(shè)備還是一個(gè)空白同時(shí)國(guó)外開(kāi)發(fā)的USB設(shè)備多集中在鼠標(biāo)鍵盤(pán)等少數(shù)幾類(lèi)設(shè)備上諸如USB手寫(xiě)板等設(shè)備就是在國(guó)外也很少見(jiàn)國(guó)內(nèi)近年來(lái)計(jì)算機(jī)非鍵盤(pán)輸入技術(shù)發(fā)展很快在漢字英文和數(shù)字的手寫(xiě)識(shí)別方面已有相當(dāng)基礎(chǔ)本項(xiàng)目之目的就是吸收USB總線(xiàn)和MOTOLA微控制器的先進(jìn)技術(shù)與中科院自動(dòng)化所漢王公司的手寫(xiě)識(shí)別技術(shù)相結(jié)合在漢王筆的基礎(chǔ)上設(shè)

5、計(jì)生產(chǎn)出自己的新一代USB手寫(xiě)輸入系統(tǒng)此USB手寫(xiě)系統(tǒng)采用漢王公司的傳感器獲得筆畫(huà)信息傳給68HC05JB4經(jīng)過(guò)整理后通過(guò)USB總線(xiàn)發(fā)送到PC再由自行編寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序接收最終轉(zhuǎn)給漢王公司的文字識(shí)別軟件識(shí)別第1頁(yè)清華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2.2USB的物理層的物理層USB的物理接口包括電氣特性和機(jī)械特性USB通過(guò)一個(gè)四線(xiàn)電纜來(lái)傳輸信號(hào)與電源如圖2.2所示......5metersmaxVBusGNDDDVBusGNDDD?????????????

6、???????????????????????????????????????????圖2.2USB電纜定義其中D和D是一對(duì)差模的信號(hào)線(xiàn)而VBus和GND則提供了5V的電源它可以給一些設(shè)備(包括Hub)供電當(dāng)然要有一定的條件限制USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率一種是12Mb的高速(fullspeed)模式另一種是1.5Mb的低速模式這兩種模式可以同時(shí)存在于一個(gè)USB系統(tǒng)中而引入低速模式主要是為了降低要求不高的設(shè)備的成本比如鼠標(biāo)鍵盤(pán)等等USB信

7、號(hào)線(xiàn)在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線(xiàn)而且最長(zhǎng)不能超過(guò)5m而在低速模式時(shí)中可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線(xiàn)但最長(zhǎng)不能超過(guò)3m這主要是由于信號(hào)衰減的限制為了提供信號(hào)電壓保證以及與終端負(fù)載相匹配在電纜的每一端都使用了不平衡的終端負(fù)載這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測(cè)外設(shè)與端口的連接或分離并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備所有的設(shè)備都有上行的接口上行和下行的接頭是不能互換的這保證了不會(huì)有非法的連接出現(xiàn)插頭與插座有兩個(gè)系列分別為A和B系列A用于基本固定的外圍