USB主設(shè)備在嵌入式中的功能

USB外圍設(shè)備彼此之間不能彼此通信，它們只能與具有節(jié)制總線能力的USB主設(shè)備通信。直到比來(lái)，也只有PC具有主設(shè)備能力。但今朝，良多微節(jié)制器也具有了嵌入式USB主設(shè)備的功能，這使得嵌入式應(yīng)用可以毗連加倍普遍的USB外圍設(shè)備。

　　USB閃存驅(qū)動(dòng)器是一種使用很是普遍的USB外圍設(shè)備，它已經(jīng)成為傳遞或存儲(chǔ)年夜量數(shù)據(jù)的廉價(jià)介質(zhì)，許年夜都據(jù)記實(shí)設(shè)備恰是得益于它才得以成長(zhǎng)。對(duì)于遠(yuǎn)程的持久數(shù)據(jù)記實(shí)，可以先采集，并存儲(chǔ)在閃存驅(qū)動(dòng)器中，然后帶回到便利剖析措置的處所。

　　閃存驅(qū)動(dòng)器也可以用于向PC中傳輸高速時(shí)刻相關(guān)數(shù)據(jù)。PC是極好的數(shù)據(jù)剖析工具，但實(shí)時(shí)能力有限。相反，嵌入式應(yīng)用出格適合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，但數(shù)據(jù)剖析能力凡是很弱。嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記實(shí)儀可以在閃存驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上剖析，這樣二者的優(yōu)勢(shì)都獲得了充實(shí)的闡揚(yáng)。

　　嵌入式USB主設(shè)備的應(yīng)用

　　起頭嵌入式設(shè)計(jì)的首要使命之一是選擇微節(jié)制器。為了使用閃存驅(qū)動(dòng)器，微節(jié)制器就必需具有嵌入式USB主設(shè)備的能力。若是微節(jié)制器具有USB OTG（On-The-Go）或USB雙腳色（Dual Role）功能，如Microchip公司的PIC24FJ256GB1微節(jié)制器，如圖1所示，它也可以撐持嵌入式USB主設(shè)備功能。USB外圍設(shè)備，有時(shí)也稱為USB設(shè)備模式，只能用作閃存驅(qū)動(dòng)器等，而不能和其他USB外圍設(shè)備通信。

　　其次，設(shè)計(jì)者應(yīng)該確信能有完整的開(kāi)發(fā)工具。至少也需要一個(gè)器件編程器（若是有一個(gè)調(diào)試器是最好的）和一個(gè)C說(shuō)話編譯器，因?yàn)榍度胧経SB主設(shè)備和運(yùn)行在微節(jié)制器中的軌范往往是用C說(shuō)話而不是用匯編說(shuō)話編寫(xiě)的。

　　最后，設(shè)計(jì)者也應(yīng)該體味哪些軟件庫(kù)是可以獲得的，因?yàn)榍度胧皆O(shè)備發(fā)現(xiàn)閃存驅(qū)動(dòng)器時(shí)的握手操作需要USB設(shè)備類、FAT32文件系統(tǒng)和其他庫(kù)的撐持。從頭起頭設(shè)計(jì)撐持嵌入式USB主設(shè)備的工作會(huì)需要數(shù)月的時(shí)刻，而一個(gè)由經(jīng)由認(rèn)證的和談棧組成的方案可以節(jié)約相當(dāng)多的時(shí)刻。

　　為了使用閃存驅(qū)動(dòng)器，嵌入式設(shè)備也需要一種USB海量存儲(chǔ)類（Mass Storage Class）設(shè)備的終端驅(qū)動(dòng)軌范、硬件呼吁行接口，以及文件系統(tǒng)接口。凡是，具有2Gb或更低存儲(chǔ)空間的閃存驅(qū)動(dòng)器使用FAT16文件系統(tǒng)，而更年夜容量的閃存驅(qū)動(dòng)器將使用FAT32文件系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求

　　一旦選定了微節(jié)制器，硬件設(shè)計(jì)就起頭了。USB硬件設(shè)計(jì)需要遵循以下良多軌則。

　　● 若是嵌入式主設(shè)備需要撐持USB設(shè)備類，它對(duì)外圍的供電就必需能夠供給500mA的電流。

　　● 若是嵌入式主設(shè)備需要撐持任何耗損電流跨越100mA的設(shè)備，它也必需能夠供給500mA的電流。

　　● 若是嵌入式主設(shè)備需撐持耗損電流100mA或更低的設(shè)備，那么VBUS電壓限制就可以降低到4.4V。然而，若是嵌入式主設(shè)備需撐持耗損電流跨越100mA的設(shè)備，那么VBUS電壓限制是 4.75V，就和全功能主設(shè)備一樣。

　　● 必需從頭設(shè)計(jì)無(wú)須用戶干與干與就可復(fù)位的過(guò)流呵護(hù)機(jī)制。

　　● 從USB毗連器到收發(fā)器之間的傳輸延遲必需在8ns之內(nèi)。

　　● 嵌入式USB主設(shè)備在VBUS上的電容必需年夜于120μF，而且USB OTG設(shè)備在VBUS上的電容必需為1.0?6.8μF。

　　除以上軌則外，也必需細(xì)心考慮采用嵌入式USB主設(shè)備應(yīng)用的用戶接口。USB外圍設(shè)備凡是用在PC上，萬(wàn)一發(fā)生錯(cuò)誤就可以供給具體的錯(cuò)誤信息。若是LED指示燈閃灼，用戶能夠知道毗連失蹤敗了。USB規(guī)范也作了強(qiáng)制性的劃定，經(jīng)由認(rèn)證的USB嵌入式主設(shè)備必需供給錯(cuò)誤信息。換句話說(shuō)，所有錯(cuò)誤信息必需被明晰地通知應(yīng)用層，也就是奉告用戶。

　 經(jīng)由過(guò)程USB通信

　　實(shí)現(xiàn)USB嵌入式主設(shè)備的一個(gè)最年夜挑戰(zhàn)就是要和各類各樣的USB外圍設(shè)備通信。雖然不是所有的閃存驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)物都經(jīng)由過(guò)程了認(rèn)證，可是若是在嵌入式設(shè)備中一種閃存驅(qū)動(dòng)器可以正常使用，而另一種沒(méi)有任何原因就不能使用時(shí)，用戶是不會(huì)歡快的。

　　若是閃存驅(qū)動(dòng)器需要的上電時(shí)刻是許可最年夜時(shí)刻的兩倍或一半，或因?yàn)橹鳈C(jī)以最年夜許可的速度輪詢時(shí)閃存驅(qū)動(dòng)器被鎖住，以及因?yàn)殚W存驅(qū)動(dòng)器需要一種分歧的SCSI呼吁序列來(lái)成立通信等，這都不會(huì)有任何問(wèn)題。但若是這樣的閃存驅(qū)動(dòng)器在主設(shè)備上不能運(yùn)行，在PC上卻可以正常使用，用戶會(huì)批*這一主設(shè)備。是以，確保進(jìn)行普遍的測(cè)試，與多種沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)證的USB外圍設(shè)備進(jìn)行通信，即使它只是一個(gè)拇指年夜的閃存驅(qū)動(dòng)器或一根電纜。