exp15usb.docx

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exp15usb

实验十五USB通讯实验

一、实验目的

1、了解USB主从控制芯片SL811HST的特性及操作流程；

2、学习USB通讯原理；

3、使用DSP实现USB通讯的方法。

二、实验设备

计算机，CCS2.0版软件，DSP仿真器，实验箱，USB电缆。

三、实验原理

USB（通用串行总线），是最近几年逐步在PC领域广为应用的新型接口技术。

USB接口通用性好、实时性强、传输方式多样、成本低、易于扩展且便于使用，这些优点使它受到许多硬件厂商的青睐，各种类型的USB设备产品大量涌入市场，应用如火如荼。

USB设备是通过USB总线连接到USB主机上。

主机通过与设备相连的逻辑通道与设备进行通信，在通信过程中，USB主机充当数据流的源端或者目的端。

USB总线与计算机系统的接口部分就是主机控制器，它可以被看作一个硬件、固件和软件的综合体。

USB主机与设备之间的通信最终都将通过USB主机控制器和USB设备的总线接口之间相连的电缆进行，任何一个输出请求都是由主机控制器组织成包的形式发往总线的。

USB总线中只有一个主机，它是USB树形结构的根，通过一个根Hub来提供一个或多个连接点，从它分发连接着各个USB设备。

SL811HS是双角色主机/外围设备的嵌入式USB控制器，可以与全速或低速USB外设通信。

SL811HS可以与微处理器、微控制器、DSP、或者各种总线（如ISA和PCMCIA）接口。

SL811HS是一款遵从USB1.1协议的嵌入式USBHost/Slave芯片。

该芯片既能和USB低速设备进行通信，也能和USB高速设备进行通信。

由于提供了8bit宽数据总线及中断支持，使得该芯片能方便地与微处理器、微控制器以及DSP进行连接。

该芯片的特点主要有：

能通过硬件设置或软件设置的方法使该芯片工作在Host或Slave模式；自动探测所接设备是低速设备还是高速设备；8bit双向数据总线；片上SIE、USB收发器；自动产生SOF令牌包，以及自动生成令牌包、数据包中所需要的CRC5/CRC16数据；内部256byteRAM，支持乒乓操作；支持SUSPEND/RESUME、WAKEUP、LOW-POWER模式。

SL811HS的功能模块如下图所示：

引脚图：

引脚说明：

1、A0:

A0=0,选择地址指针，只写；

2、nDACK:

DMA方式选择，低电平时和外部DMA接口，此工作方式在从模式有效，在主工作模式此引脚被拉为逻辑高；

3、nDRQ:

DMA请求，从模式时此引脚接外部的DMA且低电平有效，在主模式时此引脚不接；

4、nRD:

读信号，低有效；

5、nWR:

写信号，低有效；

6、nCS:

片选信号；低有效；

7、CM:

时钟模式选择，‘1’时使能内部的4倍频时钟多处理器，‘0’时禁止；

8、+3.3VDC:

3.3V电源；

9、DATA+:

USB差动数据信号的高端；

10、DATA-:

USB差动数据信号的低端；

11、USBGND:

地；

12、+3.3VDC:

3.3V电源；

13、CLK/X1:

12-/48-MHZ时钟或外部晶振X1接口；

14、X2:

外部晶振X2接口；

15、nRST:

复位信号，低有效；

16、INTRQ:

外部控制器的输出中断请求信号，高有效；

17、GND:

地；

18～21、D0～D3:

数据线0～数据线3；

22、GND:

地；

23～26、D4～D7:

数据线4～数据线7；

27、M/S:

主从工作模式选择，‘0’＝主，‘1’＝从；

28、+3.3VDC:

＋3.3V电源；

接口时序：

晶振电路的一般用法：

电源电路的一般用法：

典型连接图：

和5416的接口原理图：

晶振部分：

与DSP部分：

拨码开关部分：

从工作模式部分：

主工作模式部分：

芯片的工作模式和速度选择由USB单元的拨码开关SW3选择。

USB的主机接口和从机接口均采用B型接口。

符合USB1.1规范，支持全速（12M）和低速（1.5M）两种传输速率。

USB单元的资源分配如下：

SL811HS地址寄存器分配空间为IO空间的：

800Bh

SL811HS数据寄存器分配空间为IO空间的：

800Ch

SL811HS复位控制分配空间为IO空间的：

800Ah（写IO空间800Ah时复位SL811HS，读时退出复位）

SL811HS主从控制分配空间为IO空间的：

800Eh（写IO空间800Eh时SL811HS为从模式，读时为主模式）

--SL811HS扩展到CPU1IO的800B、800C空间800C=ADDRESS、800B=RAM

--片选

usbcs<='0'whena15='1'anda14='0'anda13='0'anda12='0'and

a3='1'and（（a2='1'anda1='0'anda0='0'）or

（a2='0'anda1='1'anda0='1'））andios='0'andiostrb='0'else'1';

--usb复位控制，reset='0'或susbres=‘0’时复位

usbres<='0'whenreset='0'orsusbres='0'else'1';

--读写信号

boe<=（iostrbandmstrb）or（notrnw）;

bwr<=（iostrbandmstrb）orrnw;

--写IO800AH，SUSBRES=0，复位SL811HS

--读IO800AH，SUSBRES=1，SL811HS退出复位

USB单元的拨码开关设置：

SW3：

USB主/从接线选择

1

2

3

4

主/从选择

ON

ON

OFF

OFF

主模式

OFF

OFF

ON

ON

从模式缺省模式

其它

非法状态

SW3：

全速/低速选择

5

6

速度选择

ON

OFF

全速（12Mbps）缺省模式

OFF

ON

低速（1.5Mbps）

其它

非法状态

USB接口插件说明：

JP18：

从模式USB接口

管脚

符号

备注

1

NC

空脚

2

D-

数据线低端

3

D+

数据线高端

4

GND

地

5

GND

地

6

GND

地

JP7：

主模式USB接口

管脚

符号

备注

1

+5V

电源

2

D-

数据线低端

3

D+

数据线高端

4

GND

地

5

GND

地

6

GND

地

四、实验步骤

1.连接电源和仿真器，检查无误后实验箱上电。

2.将USB单元的拨码开关SW3如下设置

位数

1

2

3

4

5

6

状态

OFF

OFF

ON

ON

ON

OFF

如此就将USB控制芯片设置成了从模式，而且工作在高速模式。

3.实验

a）存储器测试实验

进入CCS，打开“…\normal\exp16_usb\usb_ram”目录下的userusbram.pjt工程文件；

装载debug目录下的userusbram.out文件运行，稍等后停止运行，如下图打开变量观察窗口：

在变量窗口观察到：

则说明内存测试通过：

ramerr1、ramerr2、ramerr3：

代表分别测试BUFFER（10~FFH）中错误的数量，为0，表明BUFFER正常（测试方法是分别写随机的数、0和FF），

chipid：

是SL811HS的芯片ID：

为0X0020H，即32。

代表SL811HS的芯片种类是1.5版本的。

b）USB_PC通讯实验。

进入CCS，打开“…\normal\exp16_usb\usb_com”目录下的sl811hs_slave.pjt工程文件；

运行程序后，连接USB电缆和实验箱的从USB接口，

在WIN2000系统下出现USB图标，点开出现上图画面，表明USB和PC以建立通讯联系。

注：

第一次连接要安装驱动程序，在“测试程序\usbtest\2000_driver”目录下,只能用于WIN2000系统

运行“\app\Debug“目录下的APP应用程序：

点SENDDATA按钮，

选择发送桌面上的11.TXT文件（该文件可自己建立，也可以取其他的名字，内容自己输入）

发送完成的画面：

点RCVDATA按钮，

接收到的文件保存在c:

\rcvdata07.txt中，打开文件的内容，和发送的内容相同。

表明USB和PC的通讯的发送和接收数据成功。

五、程序框图

主程序流程图

中断程序流程图