硬件设计参考USB接口设计

Journal of Information and Electronics of Guangdong Ocean University 广东海洋大学电子信息学刊V ol.1, No.1,July 2008 ,pp 1－3 2008年6月第1卷USB接口ARM最小系统硬件设计邓锐1+, 吴振陆21(广东海洋大学信息学院软件技术系,湛江 524000)2(广东海洋大学信息学院创新实验室,湛江 524000)USB PORT ARM Minnie System Hardware DesignDENG Rui1+, WU Zhen-Lu21(Department of Software Technology, School of Information GuanDong Ocean University, Zhanjiang 524000, China) 2(Laboratory of Creature, School of Information GuanDong Ocean University, Zhanjiang 524000, China) + Corresponding author: Phone: +86-0759-*******, Fax: +86-0759-*******, E-mail: deng_rui@,Abstract: The best way to learn the developing of ARM is by designing an actual user board, by which the whole process is presented clearly. But the developing system used by user are often built by factory in a special model, whose hardware is fixed and unchangeable .Future more the software with the developing board ,through convenient and easy to be used, separate user with detail of designing technology, which hinder user’s understanding of the complete building flow. This paper which base on an USB port ARM MCU: NXP LPC2148 show the complete process of developing an ARM Minnie System .In this way , the reader can have a clear image of ARM user board developing process, by which a similar system can been built and in turn enhance the effect of ARM study.Key words: USB; Minnie System; JTAG; Core Board摘 要: 对于ARM的学习和开发者而言，最好的学习方法是通过开发实际的用户板,来了解ARM设计与开发的完整流程。

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USB规范的通用无线传输接口设计摘要：介绍一种基于Philips公司的32位ARM7T[)MI—s微处理器LPC2210的USB接口设计，并使用Nordic公司生产的单片射频收发芯片nRF2401设计USB接口的无线通信模块。

阐述该系统的工作原理、硬件构成及软件设计方案。

实现了基于USB接口的无线串行通信。

关键词：无线传输LPC2210USBnRF2401 CY7C63231引言USB通用串行总线主要用于USB设备与主机之间的数据通信，特别为USB设备与USB主机之间大量的数据传输提供了高速、可靠的传输协议。

射频通信以其优点也应用在越来越多的场合。

本文所设计的USB无线串行接口电路由nRF2401单片射频收发器、LPC2210微控制器和USB接口芯片组成。

本系统充分利用USB口数据传输功能，设备连接方便,系统可用于进行无线串行数据双向传输，在仪器仪表、计算机遥测遥控系统、家庭网络系统等中得到了应用。

1 硬件设计整个硬件设计分为两个部分：使用带并行总线的USB接口器件PDIUSBD12设计LPC2200的USB接口，其电路图如图1所示；使用Cypress公司的USB外围控制芯片CY7C63231设计射频芯片nRF2401的USB 接口，其电路图如图2所示。

两个部分通过USB口相接，整个硬件设计系统框图如图3所示。

图1中，USB接口芯片采用的是Philips公司的并行USB接口芯片PDlUSBD12，符合通用串行总线(USB)1．1版本规范。

这里以LPC2200微控制器与PDIUSBI)12构成USB设备，PDIUSBD)12连接到LPC2200的硬件原理图如图1所示。

PDIUSBD12使用LPC2200外部存储控制的Bank2部分，数据地址为0x82000000，命令地址为Ox82000001。

RST_USB、SUSP为LPC2200的输出引脚，PDIUSBD)12中断信号为中断输入信号，且为外部中断O。

硬件设计：接⼝--USB2.0电路设计参考资料：⼀、USB2.0物理特性 1.1、USB接⼝ USB连接器包含4条线，其中VBUS、GND⽤于提供5V电源，电流可达500mA；⽽D+、D-⽤于USB数据传输。

D+、D-是⼀组差分信号，差分阻抗为90欧，具有极强的抗⼲扰性；若遭受外界强烈⼲扰，两条线路对应的电平会同时出现⼤幅度提升或降低的情况，但⼆者的电平改变⽅向和幅度⼏乎相同，所以两者之间的电压差值可始终保持相对稳定。

扩展：USB OTG(即USB On-The-Go)技术在完全兼容USB2.0标准的基础上，增添了电源管理(节省功耗)功能，它允许设备既可作为主机，也可作为外设操作，实现了在没有主机的情况下，设备与设备之间的数据传输。

例如数码相机直接连接到打印机上，通过OTG技术，连接两台设备间的USB⼝，将拍出的相⽚⽴即打印出来。

USB OTG接⼝中有5条线： 2条⽤来传送数据D+ 、D-; 2条是电源线VBUS、GND; 1条是ID线，⽤于识别不同的电缆端点，mini-A插头(即A外设)中的ID引脚接地，mini-B插头(即B外设)中的ID引脚浮空。

当OTG设备检测到接地的ID引脚时，表⽰默认的是A设备(主机)，⽽检测到ID引脚浮空的设备则认为是B设备(外设)。

1.2、反向不归零编码(NRZI) 反向不归零编码(Non Return Zero Inverted Code)的编码⽅式⾮常简单，即⽤信号电平的翻转代表“0”，信号电平保持代表“1”。

这种编码⽅式既可以保证数据传输的完整性，还不需要传输过程中包含独⽴的时钟信号，从⽽可以减少信号线的数量。

但是当数据流中出现长“1”电平时，就会造成数据流长时间⽆法翻转，从⽽导致接收器丢失同步信号，使得读取的时序发⽣严重的错误；所以在反向不归零编码中需要执⾏位填充的⼯作，当数据流中出现连续6个“1”电平就要进⾏强制翻转(即⾃动添加⼀位“0”电平)，这样接收器在反向不归零编码中最多每七位就会出现⼀次数据翻转，从⽽保证了接收器的时钟同步，同时接收器端会扔掉⾃动填充的“0”电平，保证了数据的正确性(即使连续6个“1”电平后为“0”电平,NRZI仍然会填充⼀位“0”电平); USB的数据包就是采⽤反向不归零编码⽅式，所以在总线中不需要时钟信号。