无线收发器CC2531的USB接口设计_李志方

USB无线网卡的SOPC接口设计摘要嵌入式系统的无线局域网接入可以实现嵌入式系统的无线控制数据传输，从而使嵌入式系统的控制、运行以及开发更加方便，并可以满足一些特殊的应用场合。

而USB无线网卡驱动程序的设计是嵌入式系统的无线局域网接入的关键环节。

本文通过对无线局域网IEEE802.11b协议规范和SOPC技术的深入理解和分析，利用基于Nios II嵌入式软核处理器和IEEE802.11b的USB无线网卡来实现嵌入式系统的无线局域网接入。

首先，本文认真研究了USB协议，深入理解和分析了USB通信的基本概念和传输方式等内容。

其次，详细分析了USB接口芯片ISP1362及无线网卡接口芯片ISL3873的控制原理及编程结构。

最后，在基于Nios II处理器构建的SOPC硬件平台上，阐述了USB驱动程序和无线网卡驱动程序的设计方法。

关键词USB无线网卡、SOPC、ISP1362The Interface Design of USB WirelessNetwork Card Based on SOPCAbstractEmbedded Systems wireless LAN access can realize embedded system's wireless control data transmission, thus makes embedded system's control, operation as well as the development more convenient, and may meet some special application. And the design of the USB wireless network card driver is the key link of embedded system's wireless LAN access.Wireless LAN IEEE802.11b protocol standard and SOPC technology are understood and analyzed deeply in this paper. And the Nios II embedded soft nuclear processor and the USB wireless network card fitted with IEEE802.11b standard are used to realize embedded system's wireless LAN access.First, the USB protocol has been earnestly studied in the paper, and the basic concept and transmission mode of USB communication have been understood and analyzed in-depth. Secondly, control principle and programming structure of USB connection chip ISP1362 and wireless network card connection chip ISL3873 have been analyzed in detail. Finally, on the SOPC hardware platform based on Nios II processor, the design method of the USB driver and the wireless network card driver has been elaborated.Key word USB wireless network card、SOPC、ISP1362目录1绪论............................................................................................................... - 4 -1.1USB无线网卡的发展及应用 (5)1.2SOPC技术的发展前景 (5)1.3USB无线网卡SOPC接口设计的目的及意义 (7)2USB协议简介 .............................................................................................. - 8 -2.1USB数据流模型 .. (9)2.1.1端点（Endpoint）................................................................................................. - 9 -2.1.2管道（Pipe） ...................................................................................................... - 10 -2.1.3包（Pack）.......................................................................................................... - 11 -2.1.4事务（Transaction）........................................................................................... - 13 -2.2数据传输类型.. (15)2.2.1控制传输（Control Transfer）........................................................................... - 15 -2.2.2批量传输（Bulk Transfer）................................................................................ - 20 -2.2.3中断传输(Interrupt Transfer) .............................................................................. - 21 -2.2.4同步传输（Synchronous Transfer）................................................................... - 21 -2.3USB设备总线枚举 .. (22)2.3.1设备暂态.............................................................................................................. - 22 -2.3.2USB设备的总线枚举 ............................................................................................. - 24 -2.3.3标准USB描述符 ................................................................................................ - 25 -2.4USB主机 (26)2.4.1客户软件.............................................................................................................. - 26 -2.4.2USB系统软件 ......................................................................................................... - 27 -3USB接口芯片ISP1362及无线网卡芯片ISL3873 ................................. - 27 -3.1ISP1362内部结构 . (28)3.2ISP1362引脚说明 (31)3.3ISP1362功能介绍 (33)3.3.1ISP1362的编程结构............................................................................................... - 33 -3.3.2寄存器访问方式.................................................................................................. - 35 -3.3.3ISP1362主机控制器工作方式 ............................................................................... - 36 -3.3.4基本的USB数据传输 ........................................................................................ - 36 -3.4ISL3873简介 (38)3.4.1ISL3873内部结构 ................................................................................................... - 38 -3.4.2ISL3873功能介绍 ................................................................................................... - 40 -4系统的硬件设计与实现............................................................................. - 41 -4.1系统总体硬件设计 (41)4.2ISP1362的硬件连接 (41)4.3基于Q UARTUS II的系统硬件设计 (42)4.3.1CPU的设计............................................................................................................. - 42 -4.3.2ISP1362接口组件................................................................................................... - 43 -5系统的软件设计与实现............................................................................. - 45 -5.1系统主程序设计. (45)5.2主机端软件设计 (46)5.2.1ISP1362初始化设计............................................................................................... - 46 -5.2.2PTD的构建与实现（Philips Transfer Descritptor） ............................................ - 47 -5.2.3主机端控制传输的实现...................................................................................... - 50 -5.2.4主机对设备的枚举.............................................................................................. - 51 -5.2.5批量传输的实现.................................................................................................. - 54 -5.3USB无线网卡的软件设计及实现 .. (56)5.3.1无线网卡的软件结构.......................................................................................... - 56 -5.3.2无线网卡的控制步骤.......................................................................................... - 58 -结论................................................................................................................ - 58 -致谢................................................................................................................ - 59 -主要参考文献.................................................................................................... - 60 -外文资料翻译.................................................................................................... - 61 -1绪论1.1USB无线网卡的发展及应用所谓无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN）。

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。

第三章 ZigBee无线单片机TI 公司的CC2530是真正的系统级SoC芯片,适用于2.4GHz IEEE 802.15.4,ZigBee和RF4CE应用。

CC2530包括了极好性能的一流的RF收发器，工业标准增强型8051 MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM，具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统，以及许多其它功能强大的特性，结合德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。

CC2530可广泛应用在2.4-GHz IEEE 802.15.4系统， RF4CE遥控控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健等领域。

3.1 CC2530芯片的特点CC2530是一个真正的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4与Zigbee应用的SOC解决方案。

这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。

它结合了一个高性能2.4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧、高效的8051控制器。

CC2530芯片方框图如图3.1所示。

内含模块大致可以分为三类：CPU 和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及射频率相关的模块。

CC2530在单个芯片上整合了8051兼容微控制器、ZigBee 射频(RF)前端、内存和FLASH存储器等，还包含串行接口(UART)、模/数转换器(ADC)、多个定时器(Timer)、AESl28安全协处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power 0n Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程IO口等外设接口单元。

CC2530芯片采用O.18um CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为20 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于30 mA或40 mA。

CC2530寄存器配置说明ZigBee的基础实验（1）这是飞比FB2530EB V2.0提供的芯片I/O对应表*more607*2011/11/17 22:13*飞比CC2530EB模块*/#include <ioCC2530.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char//定义控制灯的端口#define RLED P1_0 //定义LED1为P1.0口控制#define GLED P1_1 //定义LED2为P1.1口控制#define YLED P1_4 //定义LED3为P1.4口控制#define BLED P0_1 //定义LED4为P0.1口控制#define S1 P0_1 //定义S1为P0.1口控制（注意：因为端口复用所以需要设置P0DIR，//在程序中复用比较难，所以本程序就不用来做按键了）#define S2 P0_3 //定义S2为P0.3口控制（我将P10的针脚接到P14针脚上，所以是P0.3口）#define S6 P1_2 //定义S6为P1.2口控制//函数声明void InitIO(void); //初始化LED控制IO口函数void InitKey(void); //初始化按键void keyScan(void); //按键输入//全局变量int times; //计数器void InitIO(void) //初始化IO口程序{P1DIR |= 0x13; //P1_0、P1_1、P1_4定义为输出P0DIR |= 0x02; //P0_1定义为输出RLED = 1;GLED = 1;YLED = 1;BLED = 1; //将4盏LED灯都打开}void InitKey(void)//初始化按键{P1SEL &= 0xFB; //定义为输入P1DIR &= 0xFB; //按钮s6的P1INP |= 0x06; //拉高电压P0SEL &= 0xFB; //定义为输入P0DIR &= 0xFB; //按钮s6的P0INP |= 0x06; //拉高电压}void keyScan(void){if(S6 == 0)times ++;//增加值while(S6 == 0);if(S2 == 0)times=0;//清空值while(S2 == 0 );}void main(void){times = 0;InitIO(); //初始化while(1) //死循环让循环内的代码不断执行{keyScan();if(times>4)times = 0;if(times == 0)//灯全灭{RLED = 0;GLED = 0;YLED = 0;BLED = 0;}if(times == 1)//亮一灯{RLED = 1;GLED = 0;YLED = 0;BLED = 0;}if(times == 2)//亮两个灯{RLED = 1;GLED = 1;YLED = 0;BLED = 0;}if(times == 3)//亮三个灯{RLED = 1;GLED = 1;YLED = 1;BLED = 0;}if(times == 4)//全亮{RLED = 1;GLED = 1;YLED = 1;BLED = 1;}}}来自：/j_evil/blog/static/163211317201161211362979/数据手册P0SEL（P1SEL相同）：各个I/O口的功能选择，0为普通I/O功能，1为外设功能P2SEL：（D0到D2位）端口2 功能选择和端口1 外设优先级控制什么是外设优先级：当PERCFG分配两个外设到相同的引脚时，需要设置这两个外设的优先级，确定哪一个外设先被响应ERCFG：设置部分外设的I/O位置，0为默认I位置1,1为默认位置2P0DIR（P1DIR相同）：设置各个I/O的方向，0为输入，1为输出P2DIR ：D0~D4设置P2_0到P2_4的方向 D7、D6位作为端口0外设优先级的控制P0INP(P1INP意义相似) ：设置各个I/O口的输入模式，0为上拉/下拉，1为三态模式需要注意的是：P1INP中，只有D7~D2分别设置对应I/O口的输入模式。