基于USB接口的嵌入式无线传输系统设计

基于STM32F103芯片的USB接口的研究与实现一、本文概述随着科技的飞速发展，USB接口作为一种便捷、高效的数据传输方式，在电子设备中得到了广泛应用。

STM32F103芯片作为STMicroelectronics公司推出的一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，具有高性能、低功耗、易于编程等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。

本文将围绕STM32F103芯片的USB接口展开研究，详细探讨其原理、设计与实现方法。

本文首先介绍了STM32F103芯片的基本特性和USB接口的基本原理，包括USB协议栈、数据传输方式等。

接着，对STM32F103芯片的USB 接口硬件设计进行了详细描述，包括硬件电路的选择、接口电路设计、电源管理等。

在软件设计方面，本文详细介绍了USB驱动程序的开发过程，包括驱动程序的架构、主要功能实现以及关键技术的处理等。

为了实现STM32F103芯片与USB设备之间的数据传输，本文还设计了基于USB HID类设备的通信协议。

该协议利用USB HID类设备的通用性，实现了STM32F103芯片与USB设备之间的无缝连接和数据传输。

本文还通过实验验证了USB接口设计与实现的正确性，并分析了在实际应用中的性能表现。

本文总结了STM32F103芯片USB接口的研究与实现过程，指出了其中存在的不足之处，并对未来的研究方向进行了展望。

通过本文的研究，旨在为嵌入式系统开发人员提供一种基于STM32F103芯片的USB接口设计与实现方案，推动嵌入式系统中USB接口技术的进一步发展。

二、STM32F103芯片USB接口基础知识STM32F103芯片是STMicroelectronics公司生产的一款基于ARM Cortex-M3核心的微控制器，它集成了丰富的外设接口，其中包括USB 接口。

对于STM32F103来说，其USB接口主要基于USB 0标准，提供了高速的数据传输能力。

STM32F103的USB接口主要由以下几个部分构成：USB外设控制器、USB收发器以及USB的电源管理。

基于USB2.0的无线文件传输系统的设计与实现
安国娇;王代华;张志杰
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2010(18)3
【摘要】为了在无网络的情况下,安全、方便地传输文件,设计一个采用具有
USB2.0接口的PIC18F4550单片机和高速无线收发器件nRF24L01构建的无线文件传输系统,介绍了其硬件电路和软件程序设计,并详细阐述了单片机与计算机间的USB通信以及单片机与射频器件之间的通信过程.实验表明,该系统可传输不同格式不同大小的文件,且传输速率最高可达1.28 Mb/s.该设计具有电路简单、传输速率高、性能稳定且便于携带等特点.
【总页数】3页(P99-100,103)
【作者】安国娇;王代华;张志杰
【作者单位】中北大学,信息与通信工程学院,山西,太原,030051;中北大学,信息与通信工程学院,山西,太原,030051;中北大学,信息与通信工程学院,山西,太原,030051【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于nRF24L01和FT245BM的无线文件传输系统设计 [J], 时志云;杨毓;王代华;张志杰
2.2.4G无线文件传输系统的设计与实现 [J], 吴江源;刘玉兵;张俞
3.基于OpenSSL的PKI文件传输系统的设计与实现 [J], 刘娅
4.基于嵌入式Linux的无线文件传输系统的实现 [J], 李铁男
5.基于VxWorks实时操作系统的文件传输软件的设计与实现 [J], 谢佑波;万福;袁朝晖;许建南
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基于嵌入式ARM9的USB设计与实现引言USB(Universal Serial Bus)是通用串行总线的缩写，因其具有方便易用，动态分配带宽，容错性优越和高性价比等特点，现已成为计算机的主流接口。

随着嵌入式系统的广泛应用，各种小型终端需要开发出与外界联系的USB 接口。

目前，常用的技术有两种。

基于单片机的USB接口，特点是需要外置芯片，电路复杂，留下的CPU资源不多；基于ARM的USB接口，特点是资源丰富，但ARM系列产品较多，如果选型不当，还需要搭接较多的外围电路，且不能很好地发挥CPU性能。

1 USB 接口原理USB1.1 规范[1]将USB 分为5 部分：控制器、控制器驱动程序、USB 芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB 设备的客户端驱动程序。

(1) 控制器（Host Controller）主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。

(2) 控制器驱动程序（Host Controller Driver）, 在控制器与USB 设备间建立通信管道（Pipe）。

(3) USB 驱动程序（USB Driver），提供对不同USB 设备及芯片的支持。

(4) USB 设备（USB Device）, 有两类USB 设备：一类称为功能设备（Function），另一类是称为USB 集线器（HUB）,可以连接多个USB 设备。

(5) USB 设备驱动程序（Client Driver Software）及特定应用程序。

主控制器的驱动软件由操作系统支持，USB 设备开发人员一般只需编写客户驱动程序，实现特定功能，设备端所有功能软件需要全面设计。

USB 的四种数据传输模式分别是：控制型传输、中断型传输、批量型传输、实时型传输。

第一种在缺省通道中传输USB 接口本身的配置等控制信息，后面三种用于功能部件传输数据。

中断型用于键盘等的异步输入输出少量数据传输，批量传输主要用于象硬盘等块设备的数据传输，在中断和批量的传输过程中要传递交互握手信号，确保数据准确无误。

单片机中的USB接口设计原理及应用分析USB（Universal Serial Bus）是一种用于电脑与外围设备之间进行通信和数据传输的标准接口。

它具有简化连接过程、高速传输能力和广泛的应用范围等优点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。

本文将介绍单片机中的USB接口设计原理及其应用分析。

一、USB接口设计原理1.1 USB接口的基本原理USB接口由主机（Host）和设备（Device）组成。

主机负责控制和管理通信过程，而设备则执行主机的指令。

USB接口采用了一种主从式架构，主机为USB控制器，设备为USB设备。

数据通过USB总线进行传输。

1.2 USB接口的硬件设计USB接口的硬件设计主要包括物理层和电气层。

物理层主要涉及连接器的设计和布线，电气层则规定了电压、电流和信号传输的规范。

物理层设计包括USB连接器的选型和布线方式。

USB接口常用的连接器有A 型、B型、C型等。

布线方式主要包括了信号线的长度控制和阻抗匹配等。

在布线中要尽量避免串扰和干扰，以保证数据的完整性和可靠性。

电气层设计包括了供电电源的选择和数据信号的传输规范。

USB接口规定了数据传输的速率和电平，一般有低速、全速、高速和超速四种传输速率。

同时还规定了电压和电流的规范，以及USB总线上的阻抗等。

1.3 USB接口的协议设计USB接口通信采用了一种特定的协议，包括传输层和报文层。

传输层负责数据的传输和流控，报文层则负责数据的封装和解封装。

传输层设计了数据的传输方式，包括同步传输和异步传输。

同步传输适用于大容量的数据传输，而异步传输适用于低速的数据传输。

流控机制可以控制数据的传输速率，以避免数据的丢失和错误。

报文层设计了数据的封装和解封装方式，包括数据的格式和差错检测。

USB接口规定了数据的格式和帧结构，以在有效载荷中传输数据。

同时还采用了差错检测机制，以保证数据的完整性。

二、USB接口的应用分析2.1 USB接口在嵌入式系统中的应用USB接口在嵌入式系统中得到了广泛的应用，例如智能家居、工业控制、智能穿戴设备等。

嵌入式操作系统中USB双向通信的实现USB 作为一种串行通信总线，在嵌入式系统与PC 机通信中有着广泛的应用。

由于USB 总线是主从式结构，通常采用主从式通信方式。

这种方式的缺点在于从设备只能被动响应来自主设备的请求，不能主动发起请求，因而在交互性上受到了限制。

但随着嵌入式系统技术的发展，对交互性操作要求越来越迫切，而采用USB 双向通信可以很好地解决上述问题。

本文介绍一种基于S1C33L11 芯片利用嵌入式操作系统的同步机制通过对循环队列及自定义控制包的操作来实现双向通信的方法。

1 嵌入式操作系统中USB 双向通信系统整体层次结构嵌入式操作系统中USB 双向通信系统整体层次结构如图1 所示。

2 硬件系统2.1 S1C33L11 及其USB BLOCK 简介S1C33L11 是EPSON 公司的32 位高速，低功耗，低电压MCU。

他是以C33 STD 32 位RISC CPU 为核心，功能强大，除一般外围设备外有LCD 控制器，Camera 接口，JPEG 编码，USB1.1 功能控制器，MAC(SPI 模式)接口，SmartMedia 接口，还包括3 个振荡电路和2 个锁相环(PLL)，内置16kB RAM ，无ROM。

S1C33L11 内建支持USB1.1 协议的全速模式。

支持控制、块、同步和中断4 种传输方式，支持4个通用通道（Epr(r=a,b,c,d)）和一个控制通道(endpoint0)，并为每个通道(endpoint)提供1 kB 的FIFO。

2.2 S1C33L11DMT01 开发板简介S1C33L11DMT01 开发板采用S1C33L11F00A1 芯片为核心，外接2 MB RAM，32 MB FLASH，还带有STN TFT 双屏彩色LCD 等，此硬件环境适用于各种嵌入式操作系统的运行及多媒体手机、PDA 等产品的开发。

3 USB 双向通信的设计与实现本文USB 双向通信在基本传输方式上采用USB 块传输［1］。

９０基于STM32F103的USB 接口数据通信设计石改辉（中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009）摘要：采用USB 总线进行微处理器与PC 机之间的数据传输。

以STM32F103芯片为基础，利用芯片自带USB 模块，设计了USB 硬件接口电路，分层介绍了USB 固件库，实现了微处理器端固件程序开发，利用LibUSB-Win32实现了PC 机端USB 驱动开发。

所设计的系统已得到成功应用，所设计的方法可快速移植到其他USB 设备。

关键词：USB 总线；STM32F103；固件库；驱动程序中图分类号：V247.1文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）11-0090-03Design of USB Interface Data Communication Based on STM32F103Shi Gaihui(Luoyang Institute of Electro-Optical Equipment,A VIC,Luoyang 471009,China )Abstract:Data transmission between microprocessor and PC by USB bus.Based on STM32F103chip,uses the USB module of this chip,designs the Hard interface circuit of USB,introduces the firmware library layered of USB.Realizes the firmware pro-gram development of microprocessor,Realizes the USB drive of PC using LibUSB-Win32.The designed system has been suc-cessfully applied to a certain type of ballast recorder.The designed method can be quickly transplanted to other USB devices.Key words:USB bus;STM32F103;firmware library;device program0引言USB （Universal Serial Bus ）是通用串行总线的所写，是目前使用非常广泛的总线标准。

基于USB接口的嵌入式数据存储系统设计摘要如何方便快捷地实现数据的修改，是系统运行效率的关键。

主要讨论了基于usb接口的eeprom数据存储程序系统的软硬件设计，系统整体设计采用上下位机的开发模式，硬件设计采用单片机作为主处理器，采用串口转换芯片ch340实现usb接口到串口的转换，使用at24c04大容量芯片作为eeprom实现数据高速读写。

上位机基于mfc在visual c++6.0环境下，基于mscomm控件编写串口通讯程序，并编写了友好的人机交互界面，方便使用和操作。

关键词 usb接口；数据存储系统；eeprom中图分类号tm6 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）55-0183-030 引言数据存储系统在许多领域的生产实践中有着重要的意义。

控制系统中的各种调试参数往往需要按照一定数据格式进行存储，从而完成系统中数据的分析、修改来实现控制任务。

一般来说，系统参数主要存放在eeprom中，因此如何方便快捷地实现数据的修改，是系统运行效率的关键。

常规方法采用将eeprom芯片取下，放置在烧录器上进行写入的方式，费时费力。

本论文基于usb接口，设计的基于usb口的数据烧录设备很好地解决了这个问题。

在数据更改时需通过usb口与其连接，再由板载单片机经串行总线将数据读出或写入eeprorm即可。

1 数据存储系统硬件设计系统设计的主要任务是实现通过pc的usb接口对eeprom中的数据进行读写。

在数据传输过程中，由于单片机与pc连接时接口匹配问题，要在它们之间进行串口转换以便于数据传递。

单片机再通过串行数据总线与eeprom进行数据传送，完成对它的读写任务。

经过以上分析，系统主要组成部分如下图所示：1.1 单片机选型由于单片机的种类繁多、型号各异，可选择51系列单片机或avr 单片机。

因为单片机是通过i2c串行总线与eeprom进行数据传递的，所以在此选择带i2c总线的avr单片机，这样就无需用软件模拟i2c总线的时序，给设计带来了方便。

基于ＵＳＢ接口的数据传输系统的研究与设计【摘要】数据传输是现代通信过程中的一个重要环节。

在数据传输过程中，不仅要求数据传输的准确率要高，而且要求速度快、连接过程简单。

传统的通信技术是通过数据线和串口/并口将设备连接在一起，这样就存在连接不方便、受限条件较多等因素；并且传统的RS232串口通讯和并口通讯都存在传输速度低、接口的连接过于复杂等不足之处。

而基于USB接口的数据传输系统能够较好的解决这些问题。

本文所介绍的一种基于USB接口的数据传输系统，利用了USB接口的高传输速率、安全性高、即插即用等优点，并结合了现代数据传输技术，实现了计算机之间的高速安全的数据通讯，解决了传统通信技术带给我们的不便。

【关键词】USB接口数据传输 ARMS3C44BOX 芯片现代社会生产的各行业和日常生活都需要对各种数据进行传输。

利用传统的数据传输系统进行数据传输,存在速度慢、扩展性差、安装麻烦、易受各种环境的干扰,在许多场合尤其是便携式应用场合不方便等缺点。

目前广泛应用的USB2.0接口技术具有安装方便、带宽高、成本低、可靠性高、易于扩展等优点。

目前USB2.0支持的最高传输速度可达到480Mbps,基本能够满足日益复杂的高级外设与PC机之间的高性能连接需求,正逐渐成为现代数据传输发展的必然趋势之一。

鉴于此,本系统采用USB2.0技术运用ARM芯片进行通信接口的设计。

1 数据传输系统的结构设计基于USB接口的数据传输系统总体方案如下图所示，该系统主要由发射和接收两部分组成。

其中，发射系统由ARM芯片控制射频发射模块和ARM控制USB芯片两部分组成。

系统的工作过程为：主机将数据通过USB 接口传给ARM，数据通过ARM的SPI口再传给射频发射模块，最后由射频发射模块把数据发射出去。

射频接收端接收到符合的数据包后，通知ARM读取数据，ARM将数据通过USB接口送给主机，这样就完成了一个数据包从发射端到接收端的传输。

1.1 USB接口芯片和主控制器芯片的选择USB控制器有2类,一种是集成了USB 接口的单片机,如Cypress公司生产的EZ2USB (基于8051)系列芯片CY7C68013、CY7C64613等;另一种是单独的USB控制器,如Philips公司的PDIUSBD12、ISP1581 ,NetChip公司的NET2888 ,National公司的USBN9603、USBN9604等。

技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2009年第25卷第11-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》嵌入式系统应用嵌入式数据传输系统的USB 接口设计与实现Design and realization of the USB interface used for embedded transmission system(四川大学)范晓青袁中凡张国华FAN Xiao-qing YUAN Zhong-fan ZHANG Guo-hua摘要:本文给出了一种基于USB 1.1总线协议的嵌入式数据传输系统的设计与实现方案。

采用Philips 公司的USB 专用芯片PDIUSBD12与微控制器LPC2210构成USB 设备,在μC/OS-II 操作系统上实现该设备的USB 通信协议。

在PC 主机上完成了基于WINDOWS 驱动程序模型(WDM)的USB 主机驱动程序和应用软件的设计,实现了设备与PC 主机的通信。

经测试,该USB 数据传输系统具有速度快、即插即用、热插拔和低功耗等特点。

关键词:数据传输;USB 接口;PDIUSBD12;WDM 中图分类号:TP336文献标识码:BAbstract:This paper introduces the design and realization of the data transmission system based on USB Specification 1.1.The USB device was built using the USB dedicated chip PDIUSBD12and MCU LPC2210of Philips,and the USB driver program is depicted based on the μC/OS-Ⅱoperation system.The USB host driver using of the WDM and the application software were built on PC,communication between device and PC was realized.The tested results show that the data transmission system has the characteristics,such as high speed,plug and play,hot swap and low-power.Key words:Data Transmission;USB interface;PDIUSBD12;WDM 文章编号:1008-0570(2009)11-2-0042-02随着信息技术的迅速发展,数据采集和处理技术广泛应用于科学研究的各个领域。

无线和有线USB接口共存的数据传输系统
蔡湘平;戴青玲
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2009(000)009
【摘要】介绍一种基于DSP的无线和有线USB接口的数据传输系统,实现无线USB和有线USB之间的通信,将无线USB数据传输到PC机,解决无线USB设备向PC机兼容问题.该系统可实现无线USB的62.5 kbps的数据传输速率,有线USB的实际传输速率达到100 Mbps,可以实现高速实时的数据传输.由于以DSP为核心处理器,适合于语音和控制系统的应用.该系统具有小型化、低功耗、使用方便等特点.【总页数】4页(P21-24)
【作者】蔡湘平;戴青玲
【作者单位】国营第713厂;九江学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于USB接口的无线数据传输系统的设计 [J], 杨毓;王代华;祖静
2.嵌入式数据传输系统的USB接口设计与实现 [J], 范晓青;袁中凡;张国华
3.基于USB接口的无线数据传输系统设计 [J], 赵卉;马林华
4.基于USB接口的无线数据传输系统的设计 [J], 李伟斌
5.基于USB接口的数据传输系统的研究与设计 [J], 屈永花;赵凤杰
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题目：基于USB Host的IAP例程开发目录1. 简介2. USB Host和IAP概念介绍3. 基于USB Host的IAP例程开发流程3.1 硬件准备3.2 软件准备3.3 IAP例程开发步骤4. 调试和注意事项5. 结语---1. 简介在嵌入式系统或物联网设备中，升级固件是一个非常重要的功能。

对于一些支持USB接口的设备，使用USB Host来进行固件升级是一个常见的解决方案。

本文将介绍如何基于USB Host的IAP示例程序来实现固件升级功能。

2. USB Host和IAP概念介绍USB Host是指一种设备，它可以连接到USB外设并控制其操作。

USB Host可以向USB设备发送命令和数据，并接收来自USB设备的响应。

IAP (In-Application Programming) 是一种在应用程序运行时对固件进行更新的技术。

基于USB Host的IAP例程就是通过USB主机与设备进行通信，实现固件升级的功能。

3. 基于USB Host的IAP例程开发流程3.1 硬件准备需要准备一个支持USB Host功能的嵌入式系统或开发板。

确保该系统或开发板的硬件支持USB接口，并能够作为USB Host与外部设备进行通信。

另外，需要准备一个与该系统或开发板兼容的USB外设，用于进行固件升级测试。

3.2 软件准备在软件方面，需要准备嵌入式系统或开发板的开发环境，如Keil、IAR 等。

需要了解目标系统的USB Host驱动程序的开发和调试方法。

另外，需要编写固件升级相关的应用程序，这些程序将用于与USB外设进行通信并实现固件的升级。

需要准备一个用于测试的固件升级文件。

3.3 IAP例程开发步骤- 第一步：搭建USB Host开发环境，包括安装USB Host开发工具、驱动程序等。

- 第二步：编写USB Host驱动程序，以便系统能够识别并与USB外设进行通信。

- 第三步：编写固件升级应用程序，实现对USB外设的读写操作，以及固件升级功能的实现。