輕松駕馭嵌入式USB設(shè)計(jì)--USB完全解決方案全新登場

ToolStick開發(fā)平臺

　　ToolStick開發(fā)平臺是Silicon Labs公司提供的一個(gè)低價(jià)位的MCU評估開發(fā)平臺，它可以使MCU所有的引腳都可以引出，不同的MCU做在不同的子卡上，子卡即Daughter卡，開發(fā)不同的MCU即選擇不同的子卡。圖5所示的是一個(gè)完整的ToolStick工具，左邊的Base Adapter可以與任何Silicon Labs的MCU進(jìn)行通信，通過USB Debug接口和PC相連；右邊的是Daughter卡，是MCU產(chǎn)品開發(fā)板，不同的MCU所用Daughter卡不同。Toolstick軟件和安裝方法可以在Silicon Labs公司的網(wǎng)站上找到，包括Silicon Labs的IDE，Keil公司2KB代碼的評估板，C語言編譯器，參考代碼以及應(yīng)用終端軟件等等。

　　Toolstick開發(fā)平臺將一個(gè)完成的開發(fā)系統(tǒng)包括在USBStick里，可以幫助工程師在現(xiàn)場演示如何使用Silicon Labs公司MCU，如何編程仿真和下載程序，Toolstick平臺整個(gè)應(yīng)用方法如圖5所示，PC側(cè)IDE通過Base Adapter仿真調(diào)試功能對子卡上的單片機(jī)進(jìn)行在線調(diào)試，同時(shí)安裝在PC側(cè)的ToolStick終端軟件可以通過Base Adapter上單片機(jī)的UART口、GPIO口跟子卡上的單片機(jī)的UART口、GPIO口進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)的收發(fā)在這個(gè)軟件上都可以顯示出來。ToolStick插上PC以后，電源LED點(diǎn)亮，C8051F326執(zhí)行的是USB調(diào)試器和跟USB通信的功能，調(diào)試的時(shí)候程序的運(yùn)行和停止都會在Run，Stop LED顯示出來，SocketConnector是和子卡相連的接口。

　　圖6是C8051F330子卡的硬件圖。其中包括兩個(gè)LED，一個(gè)指示MCU的3.3V供電是否正常，另一個(gè)接在P1.39上給客戶作實(shí)驗(yàn)用；IDIC輸出側(cè)接電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓，通過轉(zhuǎn)動電位器可以給ADC輸入0-3.3V之間的電壓。C8051F330所有的I/O口都可以引出的，更方便客戶的測試和實(shí)驗(yàn)。

問答選編

　　問：為任何一個(gè)微控制器添加USB口，有沒有最簡單的通 用方案？

　　答：最簡單的方案就是，使用Silicon Labs公司的CP210x系 列產(chǎn)品，不需要做USB的軟件開發(fā)，直接將UART口轉(zhuǎn) 變成USB接口。

　　問：以往的USB實(shí)現(xiàn)，往往都是通過加一個(gè)芯片，一般都是 支持usb1.1，兼容usb2.0，請問本產(chǎn)品的特點(diǎn)在哪里？

　　答：Silicon Labs公司的單片機(jī)將USB2.0的功能集成到單 片機(jī)上，使系統(tǒng)方案更加簡潔、可靠。在手持設(shè)備上使用 的話，單芯片的優(yōu)勢更加明顯。

　　問：我們設(shè)計(jì)的智能設(shè)備用于電力系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)是每相用一 個(gè)F310的UART接口，三相的三個(gè)接口通過串行總線 接口一個(gè)匯總的UART接口（第4個(gè)UART），通過第4 個(gè)接口對外部通信，請問如果用F340等芯片的USB接 口可以嗎？有沒有更好的方案？

　　答：通過F340的USB接口可以完成跟外部通信的任務(wù)，另 外F340的2個(gè)UART口也可以完成2相的通信，還需 要軟件模擬一個(gè)UART口。

　　問： C8051F34x MCU進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，可以實(shí)時(shí)把轉(zhuǎn)換后 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C嗎? 有多長的延遲時(shí)間呢？
　　答：可以。使用中斷，可以快很多。關(guān)于這個(gè)問題，還得看你 F34X里的任務(wù)和軟件代碼，還有PC機(jī)側(cè)的響應(yīng)時(shí)間(中 斷、定時(shí)、輪詢、任務(wù)多少)。

　　問：在應(yīng)用方面，協(xié)議中是不是要同時(shí)用到幾種傳輸模式？ 控制傳輸是不是必需用到的？

　　答：對，每種USB的傳輸模式中，都會有控制傳輸。其他的 傳輸類別，可以根據(jù)你的應(yīng)用來選擇。

　　問：把傳統(tǒng)的USB主控移植到嵌入式裝置中，需要理清的 問題是不是比較多？

　　答：不會，使用SILICON LABS的USB可以省掉很多麻煩。 在MCU或PC機(jī)側(cè)，我們都有USBEXPRESS、VCP等等 驅(qū)動程序來支持。實(shí)際上與USB接口有關(guān)的東西，你們 的應(yīng)用程序基本上是不會涉及的。

　　問：采用USB方案實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的最高采集信號頻率 能到多少？應(yīng)該如何考慮系統(tǒng)的優(yōu)化和抗干擾問題？

　　答：這個(gè)取決于需要通過USB傳輸有關(guān)信號的信息的頻 率。當(dāng)帶有USB中斷管道時(shí)，僅僅1ms發(fā)送一次請求， 這種情況需要考慮到MCU在多個(gè)周期內(nèi)取樣一次外部 信號。

　　我們的USB案例是基于降低端點(diǎn)1USB路徑花費(fèi)的時(shí) 間量而優(yōu)化的，對于其他MCU任務(wù)將會考慮最大時(shí)間量。

　　問：兩個(gè)問題，首先是調(diào)試時(shí)，有時(shí)需要將JTAG或兩線接口 和目標(biāo)板電氣隔離，能否用光電隔離的辦法(如6N137)， 能否提供解決方案？第二，不用KEIL時(shí)，不能進(jìn)行軟仿 真，能否增添此方面的功能？

　　答：第一個(gè)問題，只要隔離是雙向的并且支持高達(dá)幾百KHz 的速度，使用隔離器就是安全的。
第二個(gè)問題，Keil是為Silicon Labs的MCU提供仿真器 的唯一廠商。我們的MCU具有實(shí)時(shí)硬件調(diào)試的性能，因 此典型應(yīng)用我們推薦使用在實(shí)際硬件上調(diào)試。這樣可以 提供更高精度的仿真，目前沒有計(jì)劃增加仿真器支持Sili - con Labs IDE。

　　問：在使用USB/UART橋接方案的時(shí)候，經(jīng)常會出現(xiàn)UART 找不到的問題，請問一般是由哪些原因造成的？

　　答：如果一個(gè)器件操作已經(jīng)打開，則PC無法找到CP210x。 如果一個(gè)PC應(yīng)用已經(jīng)打開一個(gè)操作，并且器件沒有連 接到PC，但是這個(gè)操作也不會被關(guān)閉，器件也不能被檢 測到。PC應(yīng)用時(shí)，必須在器件重新連接之前關(guān)閉操作。

　　問：塊傳輸中的HIGH SPEED能達(dá)到53.2Mbyte/sec，這已 經(jīng)接近USB2.0理論上的極限值了，能否實(shí)現(xiàn)這個(gè)速度的 傳輸？與哪些因素有關(guān)?

　　答：Silicon Labs的MCU不支持高速，僅僅可以支持USB 全 速（48 MHz時(shí)鐘速度）和USB 低速（6 MHz時(shí)鐘）。保持 固件路徑小是達(dá)到高吞吐率的一個(gè)要求，除非是在必要 情況下，數(shù)據(jù)不可以在不同的存儲空間移動。

　　問：C8051F340芯片功耗怎樣，能用于低功耗手持式便攜儀 器嗎？

　　答：C8051F340 MCU的功耗量示于數(shù)據(jù)手冊的表3.1（33 頁）。如果器件僅僅用于USB傳輸，可以將其設(shè)置在低 功耗模式，這樣當(dāng)不用USB傳輸時(shí)幾乎不需要電流。當(dāng) 與PC相連接時(shí)，可以從USB主機(jī)獲取電源，如果MCU 用于采集數(shù)據(jù)或其他功能，振蕩器可以配置成低速運(yùn)行 從而降低功耗。此外為了實(shí)現(xiàn)低功耗，還有一個(gè)片上低 頻率振蕩器。

　　問：不同速率的USB設(shè)備互聯(lián)，會出現(xiàn)什么問題？常常遇 到USB設(shè)備能檢測到，但是不能識別，是信號完整性的 問題嗎？有沒有很好的解決辦法？

　　答：首先是USB集線器和USB主機(jī)支持連接不同速率的 USB設(shè)備（全速USB或高速USB），而一些USB集線器 僅僅可以在USB全速模式下工作。其次，如果PC可以 檢測到一個(gè)設(shè)備，但是不能識別，可能USB描述符或者 信號集成存在問題。推薦先使用USB分析器檢查USB 枚舉結(jié)果，如果枚舉正確，再檢查信號集成。