USB（Universal Serial Bus）即通用串行總線，是現(xiàn)在非常流行的一種快速、雙向、廉價(jià)、可以進(jìn)行熱插撥的接口，在現(xiàn)在的每一臺(tái) PC 機(jī)上都可以找到一對(duì) USB 接口。在遵循 USB1.1 規(guī)范的基礎(chǔ)上，USB接口最高傳輸速度可達(dá) 12Mb/ｓ：而在最新的 USB2.0 規(guī)范下,更可以達(dá)到 480Mｂ／ｓ.同時(shí)它可以連接127個(gè)USB設(shè)備,而且連接的方式也十分靈活,既可以使用串行連接,也可以使用集線器(Hub)把多個(gè)設(shè)備連接在一起,再同 PC 機(jī)的 USB 接口相連.此外,它還可以從系統(tǒng)中直接汲取電流,無(wú)需單獨(dú)的供電系統(tǒng).USB 的這些特點(diǎn)使它獲得了廣泛的應(yīng)用.但是使用上的方便則意味著開(kāi)發(fā)上的復(fù)雜,主要是編程的復(fù)雜性大大的增加了.在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)USB外設(shè)的時(shí)候,開(kāi)發(fā)者主要需要編寫三部分的程序: ①固件程序;②USB驅(qū)動(dòng)程序;③客戶應(yīng)用程序.本文主要闡述固件程序的編寫.1 固件要完成的主要工作固件是 FIREWARE 的對(duì)應(yīng)中文詞,它實(shí)際上是單片機(jī)的程序文件,其編寫語(yǔ)言可以采用 C 語(yǔ)言或是匯編語(yǔ)言.它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密,包括 USB 設(shè)備的連接 USB協(xié)議、中斷處理等，它不是單純的軟件，而是軟件和硬件的結(jié)合，開(kāi)發(fā)者需要對(duì)端口、中斷和硬件結(jié)構(gòu)非常熟悉。固件程序一般放入 MCU 中，當(dāng)把設(shè)備連接到主機(jī)上（USB 連接線插入插孔）時(shí)，上位機(jī)可以發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，然后建立連接。因此。編寫固件程序的一個(gè)最主要的目的就時(shí)讓 Windows 可以檢測(cè)和識(shí)別設(shè)備。2 PDIUSBD12芯片特點(diǎn)PDIUSBD12 是一個(gè)性能優(yōu)化的 USB 器件，通常用于基于微控制器的系統(tǒng)，并通過(guò)高速通用并行接口與微控制器進(jìn)行通信，而且支持本地 DMA 傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè) USB 接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器，允許使用現(xiàn)存的體系結(jié)構(gòu)使固件投資減到最小。這種靈活性減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)和成本。該器件使開(kāi)發(fā)成本低且高效的 USB 外圍設(shè)備的一種有效途徑。PDIUSDB12 完全符合 USB1.1 規(guī)范，也能適應(yīng)大多數(shù)設(shè)備類規(guī)范的設(shè)計(jì)，如成像類、大容量存儲(chǔ)類、通信類、打印類和人工輸入設(shè)備等。因此，PDIUSBD12非常適合做很多外圍設(shè)備，如打印機(jī)、掃描儀、外部大容量存儲(chǔ)器（Zip 驅(qū)動(dòng)器）和數(shù)碼相機(jī)等。現(xiàn)在很多用 SCSI 實(shí)現(xiàn)的很多設(shè)備如果用 USB 來(lái)實(shí)現(xiàn)可以直接降低成本。PDIUSBD12還集成了 SoftConnect、GoodLink、可編程時(shí)鐘輸出、低頻晶振和終端電阻等特性。所有這些特性都能在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)節(jié)省成本，同時(shí)在外圍設(shè)備上很容易實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的 USB 功能。3 PDIUSBD12固件程序的編寫USB 設(shè)備啟動(dòng)流程如下：（1） USB設(shè)備接入 USB 口，發(fā)出連接 USB 命令；（2） 主機(jī)發(fā)出讀設(shè)備描述符兩次；（3） 主機(jī)根據(jù)設(shè)備描述符——廠商 ID、產(chǎn)品ID，啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；（4） 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化 USB 設(shè)備；①讀設(shè)備描述符；②讀配置描述符；③選擇接口、端點(diǎn)（管道），確定傳輸方式。圖 1 PDIUSBD12測(cè)試電路連接圖圖 1是PDIUSBD12的電路連接圖。USB 固件程序程序由三部分組成：①初始化單片機(jī)和所有的外圍電路（包括 PDIUSBD12）；②主循環(huán)部分，其任務(wù)是可以中斷的；③中斷服務(wù)程序，其任務(wù)是對(duì)時(shí)間敏感的，必須馬上執(zhí)行。根據(jù) USB 協(xié)議，任何傳輸都是由主機(jī)（Host）開(kāi)始的。單片機(jī)作它的前臺(tái)工作，等待中斷。主機(jī)首先要發(fā)令牌包給 USB設(shè)備（這里是 PDIUSBD12），PDIUSBD12 接收到令牌包后就給單片機(jī)發(fā)中斷。單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，首先讀 PDIUSBD12 的中斷寄存器，判斷 USB 令牌包的類型，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。在 USB 單片機(jī)程序中，要完成對(duì)各種令牌包的響應(yīng)，其中比較難處理的是 SETUP包，主要是端口 0的編程。單片機(jī)與 PDIUSBD12的通信主要是靠單片機(jī)給 PDIUSBD12發(fā)命令和數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PDIUSBD12的命令字分為三種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字。PDIUSBD12數(shù)據(jù)手冊(cè)給出了各種命令的代碼和地址。單片機(jī)先給 PDIUSBD12 的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送或讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以將每種命令做成函數(shù)，用函數(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)命令，以后直接調(diào)用函數(shù)即可。下面的程序是處理主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)控制請(qǐng)求的一個(gè)模板：unsigned char ENDPOINT_A0_FIFO[8]；//判斷輸入的是 SETUP請(qǐng)求，并將其讀入緩沖區(qū) ENDPOINT_A0_FIFO…if((ENDPOINT_A0_FIFO[0] & 0b011000000)==0x00){if(ENDPOINT_A0_FIFO[1]<=0C){(*StandardFunctionTable[ENDPOINT_A0_FIFO[1]])();return;}}…const void (*StandardFunctionTable[])(void)={GetSatus,ClearFeature,USB_Reserved,SetFeature,USB_Reserved,SetAddress,GetDescriptor,SetDescriptor,GetConfiguration,SetConfiguration,GetInterface,SetInterface,SynchFrame}；USB 設(shè)備在正常使用以前，必須由主機(jī)配置設(shè)備。主機(jī)一般會(huì)從 USB設(shè)備獲取配置信息后再確定此設(shè)備有哪些功能。作為配置操作的一部分，主機(jī)會(huì)設(shè)備設(shè)備的配置值，如果必要的話會(huì)選擇合適的接口備選設(shè)備。其初始化函數(shù)為：void D12_int(){ XmtBuff.pNum=16；D12_COMMAND=0xf4；//讀中斷寄存器ist=D12_DATA;ist=D12_DATA;if(ist & 0x01) //ENDP0_OUT{XmtBuff.out=0;XmtBuff.in=1;D12_COMMAND=0x40; //讀 OUT 最后狀態(tài)ist=D12_DATA;if(ist & 0x20)//收到 SETUP 包{ Setup_read();Setup_control();}else{ Setup_read();}}else if(ist & 0x02)//ENDP0_IN{ XmtBuff.in=1;D12_COMMAND=0x41;//讀 in 最后狀態(tài)ist=D12_DATA;USB_submit()；}else if(ist & 0x04)//ENDP1_OUT{ XmtBuff.out=2;XmtBuff.in=3;D12_COMMAND=0x42;//讀 out 最后狀態(tài)ist=D12_DATA;read_out()；}else if(ist & 0x08)//ENDP1_IN{ XmtBuff.in=3;D12_COMMAND=0x43;//讀 in 最后狀態(tài)ist=D12_DATA;XmtBuff.b[0]=5;XmtBuff.wrLength=1;XmtBuff.p=XmtBuff.b;USB_submit()；}……在發(fā)出連接 USB 命令后，主機(jī)先讀取設(shè)備描述符，然后發(fā)出設(shè)置 USB 地址 SETUP 包，設(shè)置 USB 地址后，進(jìn)行主機(jī)客戶驅(qū)動(dòng)與設(shè)備初始化。其余端點(diǎn)（ENDPOINT）依此類推。在其頭文件里需定義 USB 規(guī)范中的各種描述符格式，包括設(shè)備描述表、配置描述表、接口描述表、端點(diǎn)描述表、字符串描述表以及描述表類型。這樣，在發(fā)送配置[,接口（1），端點(diǎn)（1），接口（2），端點(diǎn)（2），…，類，廠商等]聯(lián)合描述表時(shí)，主機(jī) USBD可以根據(jù)描述類型標(biāo)識(shí)區(qū)分各種分描述表。下面是固件程序的主循環(huán)部分：#include//指向外部 D12訪問(wèn)地址#define D12_COMMAND(*（unsigned char xdata *）0xff01)#define D12_DATA (*(unsigned char xdata *)0x7f02)extern void D12_int();sbit D12_suspend=P1^0;sbit D12_int_n=P1^1;sbit D12_eot_n=P1^2;sbit D12_DMAck_n=P1^3;sbit D12_DMAreq=P1^4;