USB/IrDA橋控制芯片STIr4200S

作者：時間：2006-05-07 來源：網絡

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摘要：從功能方塊圖、引腳說明、幀格式、寄存器及其控制指令等幾個方面詳細介紹SigmaTel公司開發(fā)的一款專用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC：STIr4200S。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/225733.htm

關鍵詞：紅外無線數據通信 USB IrDA STIr4200S

STIr4200S是SigmaTel公司開發(fā)的一款專用于USB與IrDA間橋接控制的新型ASIC，采用低功耗CMOS設計，直接從USB口饋電，片內集成4K字節(jié)的FIFO緩沖，采用28腳SSOP封裝，IrDA數據傳輸率范圍從2.4 Kbps到4 Mbps，主要用于通過USB口實現紅外無線數據通信。

1 功能方塊圖

　　功能方塊圖如圖 1 所示，總的來說STIr4200由兩個部分組成：USB控制器和數字紅外傳輸器。USB控制器向USB宿主機提供1個控制端點、1個批量數據輸入端點和1個批量數據輸出端點。數字紅外傳輸器由發(fā)送接口和接收接口組成，這兩個接口與模擬紅外收發(fā)器相連。

2 引腳描述

　　 STIr4200S引腳排列如圖 2 所示。

　　 STIr4200S引腳說明如表 1 所列。

表1 STIr4200S引腳說明

引腳號	信號名	類型	描述	引腳號	信號名	類型	描述
1	TXDIODE GND	PWR	TXDIODE供電地	15	NC	-	懸空
2	TXDIODE	O	可選的LEXD激勵輸出	16	NC	-	懸空
3	NC	-	懸空	17	DPOS	I-O	USB接口（+）數據
4	NC	-	懸空	18	VDA	PWR	USB傳輸器供電（+）
5	RXFAST	I	從紅外模塊接收數據（快速模式）	19	UIN	I/O	測試
6	TXDATA	O	蔣數據傳送給紅外模塊	20	TST_CLK	I	測試時鐘輸入
7	RXSLOW	I	從紅外模塊接數據（慢速模式）	21	TSTD	I/O	測試數據輸入、輸出
8	UOUT	O	SD/模式控制	22	TST_EN	I	測試使能
9	DGND	PWR	數字電源地	23	RESETZ	I	主復位
10	VDD	PWR	數字電源（+）	24	GNDD	PWR	電源地
11	AGND	PWR	USB傳輸供電地	25	XTALI	I	12MHz晶振輸入
12	DNEG	I/O	USB接口（-）數據	26	XTALO	O	12MHz晶振輸出
13	NC	-	懸空	27	NC	-	懸空
14	NC	-	懸空	28	NC	-	懸空

3 指令說明

　　 STIr4200S為用戶提供了一個指令集，允許通過USB驅動程序讀寫數字IR傳輸器的寄存器以及USB控制器的ROM，其指令集詳述如下。

　　（1）寫多個寄存器指令

　　寫多個寄存器指令可使用戶寫數字IR傳輸器連續(xù)的多個寄存器，其指令格式如表 2 所列。每一個寄存器長為1字節(jié)，命令給出了讀寫的第一個寄存器、連續(xù)讀寫的寄存器數，以及寫入數據所在的數據周期。

表2 寫多個寄存器指令說明

偏移量	字段名	長度/字節(jié)	值（十六進制）	描述
0	BmRequestType	1	0x40	請求類型
1	Brequest	1	0x00	寫多個寄存器
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-000f	欲寫的第一個寄存器
6	Wlength	2	0x0001-0x000f	欲寫的寄存器數

表3 寫1個寄存器指令說明

偏移量	字段名	長度/字節(jié)	值（十六進制）	描述
0	BmRequestType	1	0x40	請求類型
1	Brequest	1	0x03	寫一個寄存器
2	Wvalue	2	LSB contains data	欲寫入的數據
4	Windex	2	0x0001-000f	欲寫的第一個寄存器
6	Wlength	2	未用

表4 讀多個寄存器指令說明

偏移量	字段名	長度/字節(jié)	值（十六進制）	描述
	BmRequestType	1	0xc0	請求類型
1	Brequest	1	0x01	讀多個寄存器
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-000f	欲讀的第一個寄存器
6	Wlength	2	0x0001-0x000f	欲讀的寄存器數

表5 讀ROM指令說明

偏移量	字段名	長度/字節(jié)	值（十六進制）	描述
0	BmRequestType	1	0xc0	請求類型
1	Brequest	1	0x02	讀ROM
2	Wvalue	2	未用
4	Windex	2	0x0001-0x00ff	ROM基地址
6	Wlength	2	0x01-0x0040	欲讀的ROM字節(jié)數（或=64字節(jié)）

　　（2）寫1個寄存器指令說明，如表 3 所列。

　　（3）讀多個寄存器指令說明，如表 4 所列。

　　（4）讀ROM指令說明，如表 5 所列。

　　讀ROM指令可使DRIVER讀取USB控制器端點0中ROM，這主要是為了調試時用于驗證該ROM中的內容。每次最多可讀取64字節(jié)。

4 數字紅外傳輸器

　　數字紅外傳輸器，從模擬紅外收發(fā)器接收數字輸入。主要由傳送調制器、接收解調器、FIFO、模擬傳輸部分及寄存器組組成，如圖 3 所示?？梢酝ㄟ^設置寄存器的值來實現對設備的操作，如調制模式、波特率、FIFO中幀的大小以及RX輸入方式等。其中FIFO的大小為4 K字節(jié)。

　　由USB控制器送往TX調制器的數據必須組成IrLAP幀。一個IrLAP幀的格式由以下幾部分組成。其中BOF為幀開始標志，A為地址字段，C為控制字段，I 為信息字段，FCS為幀的CRC校驗碼，EOF為幀結束標志。

BOF

FCS

EOF

　　另外，FIFO中的內容發(fā)送給USB控制器以前，還必須在報文中加一個2字節(jié)的ID碼以及2 字節(jié)的幀大小。

5 幀格式

　　為了標識紅外傳輸幀的邊界在幀格式中用到了一些特殊的字符,如表 6 所列，當這些字符在數據區(qū)出現時，就必須對它們進行轉義表示。同時，由于在傳輸過程中，USB批量數據輸入/輸出緩沖區(qū)的邊界可能和紅外傳輸幀的邊界不能對齊，因此，在幀格式中還定義了一個字符0x7D用于實際的幀邊界描述。另外，在FIR模式下引入了0x7F作為預同步字符。

5.1 SIR模式下的幀格式

　　 SIR模式下的傳輸率可以是2.4，9.6，19.2， 38.4，57.6及115.2 Kbps。幀格式如圖 4、圖 5 所示。

5.2 MIR模式下的幀格式

　　 MIR模式下傳輸率可以是576 Kbps和1.152 Mbps。幀格式如圖 6 、圖 7 所示。

5.3 FIR模式下的幀格式

　　 FIR模式下的傳輸率為4 Mbps，幀格式如圖8、圖9所示。

6 寄存器設置

　　在數字紅外傳輸器中共有16個寄存器，如表 7 所列。可以設置數字紅外傳輸器的工作模式、波特率等，也可以通過訪問狀態(tài)寄存器來獲取其工作狀態(tài)。下面對除測試寄存器和DPLL寄存器以外的各寄存器的設置進行詳細的說明。測試寄存器和DPLL寄存器只用于廠家的調試。

表6 轉義字符說明

傳輸模式	原始字符	在數據區(qū)的表示	作用
SIR	0xC0	0x7D 0xE0	BOF（幀起始標識）
	0xC1	0x7D 0xE1	EOF(幀結束標識)
	0x7D	0x7D 0x5D	實際的幀邊界標識
MIR	0x7E	0x7D 0x5E	BOF（幀起始標識）
	0x7E	0x7D 0x5E	EOF（幀結束標識）
	0x7D	0x7D 0x5D	實際的幀邊界標識
FIR	0x7F	0x7D 0x5F	傳輸幀預同步
	0x7E	0x7D 0x5E	BOF（幀起始標識）
	0x7E	0x7D 0x5E	EOF（幀結束標識）
	0x7D	0x7D 0x5D	實際的幀邊界標識

表7 數字IR傳輸器中寄存器說明

偏移量	描述	存取	位狀態(tài)
偏移量	描述	存取	7	6	5	4	3	2	1	0
0	FIFO數據寄存器	讀寫	保留
1	模式寄存器	讀寫	FIR	MIR	SIR	ASK	FASTRXEN	FFRSTEN	FFSPRST	PDCLK
2	波特率寄存器	讀寫	PDCLK（7..0）
3	控制寄存器	讀寫	SDMODE	RXSLOW	DLOOP1	TXPWD	RXPWD	RXPWD	TXPWR(1：0)	SRESET
4	靈敏度寄存器		RXDSNS（2：0）			BSTUFF R/W	SPWIDTH R/W	ID（2） RO	ID（1） RO	ID（0） RO
5	狀態(tài)寄存器		EPFRAME RO	FFUNDER ROC	FFOVER ROC	FFDIR RO	FFCLR WO	FFEMPTY RO	FFRXERR ROC	FFTXERR ROC
6	FIFO計數寄存器（LSB）	只讀	FFCNT（7..0）
7	FIFO主數寄存器（MSB）	只讀	0	0	0	FFCNT（12：8）
8	DPLL調節(jié)寄存器	只讀	DPCNT（5：0）						LONGP（1：0）
9	IRDIG初始寄存器	讀寫	RXHIGH	TXLOW	保留	保留	保留	保留	保留	保留
10	保留	讀寫	保留
11	保留	讀寫	保留
12	保留	讀寫	保留
13	保留	讀寫	保留
14	保留	讀寫	保留
15	測試寄存器	讀寫	PLLDWN	LOOPIR	LOOPUSB	TSTENA	TSTOSC（3：0）

表8模式寄存器設置說明

位址	助記符	操作	功能
7	FIR	讀寫	將紅外調制器設為快速模式
6	MIR	讀寫	將紅外調制器設為中速模式
5	SIR	讀寫	將紅外調制器設為慢速模式
4	ASK	讀寫	將紅外調制器設為相移鍵控模式
3	FASTRXEN	讀寫	同時讀寫FIFO使能
2	FFRSTEN	讀寫	在FIR模式中使FIFO接收移位寄存器自動復位
1	FFSPRST	讀寫	手動復位FIFO移位寄存器
0	PDCLK（8）	讀寫	波特率寄存器的最高位

表9 波特率寄存器設置說明

傳輸模式	波特率/kbps	模式寄存器	波特率寄存器
FIR	4000.0	0x80	0x20
MIR	1152	0x40	0x01
MIR	576	0x40	0x03
SIR	115.2	0x20	0x09
	57.6	0x20	0x13
	38.4	0x20	0x1D
	19.2	0x20	0x3B
	9.6	0x20	0x77
	2.4	0x21	0xDF

表10 靈敏度寄存器設置說明

位址	助記符	操作	功能
7-5	RXDSN（2：0）	讀寫	用于設置DRS解調器的靈敏度
			值	FIR	MIR	SIR
			000	1	1	4
			001	2	2	8
			010	3	3	12
			011	4	4	16
			100	5	5	20
			101	非法	6	24
			110	非法	7	28
			111	非法	非法	非法
4	BSTUFF	讀寫	為MIR模式阻塞IRDA數據
3	SPWIDTH	讀寫	為0時，SIR傳輸脈沖寬度為1.6us；為1時，為0.3us
2-0	ID（2：0）	讀寫	芯片的版本號

表11 狀態(tài)寄存器設置說明

位址	助記符	操作	功能
7	EOFRAME	只讀	指示整個幀已完全裝入FIFO
6	FFUNDER	只讀	FIFO underrun error
5	FFOVE	只讀	FIFO overrun error
4	FFDIR	只讀	為1時，FIFO處于傳送模式：為0時，處于接收模式
3	FFCLR	只寫	為1時，清空FIFO，將其指針置0位。進行FIFO操作時，必須置0
2	FFEMPTY	只讀	為1時，FIFO中無數據
1	FFRXERR	只讀	為1時，表明當紅外接收寫FIFO時出錯
0	FFTXERR	只讀	為1時，表明FIFO寫紅外傳送器時出錯

表12 IRDIG初始寄存器設置說明

位址	助記符	操作	功能
7	RXHIGH	讀寫	設為1時，將反轉RXFAST和RXSLOW腳的數據的極性
6	TXLOW	讀寫	設為1時，將反轉TXDATA腳的數據極性
5-0	保留	讀寫	未寫

　　（1）FIFO數據寄存器

　　默認設置為0x00，用于USB接口進入FIFO中的數據，但這個寄存器很少使用。因為一般情況下，USB可通過Bulk read/write指令來對FIFO進行操作。

　　（2）模式寄存器

　　默認狀態(tài)為0x20。設置說明如表 8 所列。

　　（3）波特率寄存器

　　這個8位寄存器全為PDCLK位，默認值為0x77。表 9 通過設置模式寄存器、波特率寄存器來設置IrDA的傳輸模式。

　　（4）控制寄存器

　　默認值為0x00。bit7為SDMODE位，只有當STIr4200S連接到TEMIC類型的紅外傳輸器時，才使用此位，用于將紅外傳輸器設置成省電狀態(tài)。bit6為RXSLOW位，設為1時，采用RXSLOW接收輸入信號；設為0時，采用RXFAST接收輸入信號。bit5為DLOOP1位，當設為1時，表示將紅外傳送器與紅外接收器相連，此位不能用于STIr4200S集成解決方案。bit4為TXPWD位，當設為1時，將停止紅外調制器供電。bit3為RXPWD位，設為1時，表示停止紅外解調器供電。bit2~1為TXPWR(1:0)位，用以設置內部下拉電阻控制傳輸二極管的電流：00表示設成最大電流，01表示為中高電流，10將設置成中低電流，11為最小電流。bit0為SRESET位，設成1時，將對紅外調制解調器進行復位。

　　（5）靈敏度寄存器

　　默認值為0x26，具體設置規(guī)則如表 10 所列。