USB接口開發管理論文

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摘要：FT245BM的主要功能是進行usb和并行I/O口之間的協議轉換。詳細介紹FT245BM芯片的工作原理、內部結構、引腳分布及功能；給出基于FT245BM接口電路的典型設計及驅動和應用軟件的編寫方法。

關鍵詞：FT245BMUSB接口并行I/O口

引言

1概述

當前，USB外設的開發是一個熱點。由于USB總線具有傳輸速度快、占用資源少及真正的即插即用等優點，越來越受到業界的青睞?？墒?，USB的開發要求設計人員對USB的標準、Firmware（固件）編程及驅動程序的編寫等有較深入的理解，因此限制了USB的開發人員；而基于FT245BM芯片的USB產品開發，能夠使研發人員在最短的周期內開發出相應的USB產品。該芯片由FTDI（FutureTechnologyDevicesIntl.Ltd.）公司推出，使用簡單、性能卓越，只要熟悉單片機編程及簡單的VB、VC應用程序編程，就可很容易地進行用戶產品開發。

2FT245BM芯片功能簡介

FT245BM的主要功能是進行USB和并行I/O口之間的協議轉換。芯片一方面可從主機接收USB數據，并將其轉換為并行I/O口的數據流格式發送給外設；另一方面外設可通過并行I/O口將數據轉換為USB的數據格式傳回主機。中間的轉換工作全部由芯片自動完成，開發者無須考慮固件的設計。

FT245BM內部主要由USB收發器、串行接口引擎（SIE）、USB協議引擎和先進先出（FIFO）控制器等構成，如圖1所示。USB收發器提供USB1.1/2.0的全速物理接口到USB總線，支持UHCI/OHCI主控制器；串行接口引擎主要用于完成USB數據的串/并雙向轉換，并按照USB1.1規范來完成USB數據流的位填充/位反填充，以及循環冗余校驗碼（CRC5/CRC16）的產生和檢錯；USB協議引擎管理來自USB設備控制端口的數據流；FIFO控制器處理外部接口和收發緩沖區間的數據轉換。

FIFO控制器實現與單片機（如AT89C51等）的接口，主要通過8根數據線D0~D7及讀寫控制線（、WR、和）來完成和單片機的數據交互。FT245BM內含兩個FIFO數據緩沖區，一個是128字節的接收緩沖區，另一個是384字節的發送緩沖區。它們均用于USB數據與并行I/O口數據的交換緩沖區。

另外，FT245BM還包括1個內置的3.3V的穩壓器，1個6MHz的振蕩器、8倍頻的時鐘倍頻器、USB鎖相環和EEPROM接口。FT245BM采用32腳的PQFP封裝，體積小巧，易于和外設做到一塊板上。其外形及引腳分布如圖2所示，各引腳的功能描述如表1所列。

表1FT245BM引腳功能

引腳號引腳名稱類型引腳功能

25D0I/O雙向數據總線

24D1I/O雙向數據總線

23D2I/O雙向數據總線

22D3I/O雙向數據總線

21D4I/O雙向數據總線

20D5I/O雙向數據總線

19D6I/O雙向數據總線

18D7I/O雙向數據總線

16RDIN由低變高時，允許從接收數據緩沖區讀取數據

15WRIN由高變低時，允許將數據發送到數據緩沖區

14TXEOUT為低時，允許數據寫入發送數據緩沖區

12RXFOUT為低時，允許數據緩沖區的數據被讀取

7USBDPI/OUSB數據信號線D+，接1.5kΩ的上位電阻到3.3V

8USBDMI/OUSB數據信號線D-

32EECSI/OEEPROM片選線

1EESKOUTEEPROM時鐘線

2EEDATAI/OEEPROM數據線

10PWRENOUT電源使能線

11SI/WUIN發送立刻消息或喚醒信號線

4RESETIN復位腳

5RSTOUTOUT內部復位生成器的輸出腳

27XTININ時鐘輸入腳

28XTOUTOUT時鐘輸出腳

31TESTIN測試腳

63V3OUTOUT3.3V輸出腳

3、26VCCPWR電池，+4.4～5.25V

13VCCIOPWR控制引腳10～12、14～16、18～25的信號電平，+3.0～+5.25V

9、17GNDPWR電源地

30AVCCPWR內部模擬電源

29AGNDPWR內部模擬電源地

3硬件設計

FT245BM的典型硬件電路如圖3所示。該電路采用總線供電模式，同時采用上電復位方式，通過的輸出使單片機復位。時鐘電路可采用4腳的6MHz晶振模塊或由1個6MHz的晶體及2個33pF的電容組成。腳和I/O24腳相連，用于判斷USB總線是處于掛起狀態還是正常狀態。在USB接口的電源端采用一個磁珠，以減少主機和設備的干擾；同時，電源端增加了去耦和旁路電容，以提高電路的抗干擾性能。在PCB板的設計中，數據線的走線應盡可能短并且長度相等。圖3中的93C46（93C56或93C66）是一片EEPROM，用于存儲產品的VID、PID、設備序列號及一些說明性文字等。這些需要用戶自己編寫，編寫的應用程序由FTDI提供。用戶只須運行相應的VB應用程序，寫入自己相應的信息即可。該EEPROM是可選的。若沒有EEPROM，FT245BM將使用默認的VID、PID、產品描述符和電源描述符，并且沒有設備的序列號。

圖3FT245BM的典型硬件電路

4軟件編程

當FT245BM的USB接口連接到主機后，必須在PC機上安裝一個由FTDI公司免費提供的虛擬串行口VCP（VirtualCOMPort）驅動程序。該驅動程序兼容Windows98/98SE、Windows2000/ME/XP等不同版本。用戶可以在這虛擬串口上進行應用程序的開發。該虛擬串口可以像一個標準的物理串口那樣被訪問，可本質上所有針對虛擬串口的數據通信都是通過USB總線完成的，在設備端則通過并行I/O口完成。

在PC端，應用VB對虛擬串口（通常為COM3）進行應用編程。我們直接應用MSComm控件，將mPort置為3，MSComm3.Seetings置為“9600，n，8，1”（該速率為默認設置，實際上VCP驅動程序總是使數據以最快速率傳輸）；通過MSComm3.PortOpen設置COM3的開關狀態；通過MSComm3.Input和MSComm3.Output讀入或輸出數據。在讀取數據時，設置MSComm3.Rthreshold的值為1。只要有數據傳到PC機，就立即觸發mEvent事件，自動讀取COM3的數據；而發送數據則可自動或手動發送，由用戶自己設置。根據這些，用戶就可以輕松編寫自己的應用程序了。

在設備端，基于萬利的InsightSE-52仿真器進行編程。根據圖4所示接收數據時序圖，首先，須采樣到信號為低，若為低，表明有接收到來自PC機的數據，允許單片機通過八位數據總線D0~D7讀取數據。接著，通過信號由低到高的變化鎖存數據（讀入數據）。最后，延遲一段時間，重新開始下一字節的讀取。軟件流程如圖5所示。發送數據過程，可根據圖6所示發送數據時序圖，同理編寫發送數據的程序。設備程序可以在此基礎上進一步開發，即用戶根據自己的具體項目進行編程。

5結論

利用FT245BM進行USB接口的開發，簡單、容易，開發周期短，易于為工程實踐所采用；同時，也可以直接用于新產品的開發，如數碼相機的USB接口、MP3播放器的USB接口及無線Modem的USB接口等。