基于USB接口設(shè)備的固件程序設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2009-12-29
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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硬件層：這是固件中最低的層，它完成向PDIUSBD12的硬件通道.當(dāng)固件轉(zhuǎn)向其他的CPU 平臺(tái)，這部分需要修改或增加內(nèi)容。
PDIUSBD12命令接口：為進(jìn)一步簡(jiǎn)化用PDIUSBD12編程，固件定義了一系列命令接口，它們壓縮了使用PDIUSBD12的所有功能。
中斷服務(wù)程序：這部分代碼處理由PDIUSBD12產(chǎn)生的中斷。它接收從PDIUSBD12內(nèi)部的FIFO區(qū)到CPU存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，并且建立合適的標(biāo)志以通知主程序處理。
主程序：主程序檢查事件的標(biāo)志，轉(zhuǎn)移到合適的子程序做進(jìn)一步的處理。它也包含人機(jī)接口代碼，例如，發(fā)光二極管和鍵盤(pán)掃描。
協(xié)議層：協(xié)議層處理標(biāo)準(zhǔn)USB設(shè)備請(qǐng)求，也處理具體的用戶(hù)請(qǐng)求諸如DMA和TWAIN。
2) 固件任務(wù)
在編寫(xiě)固件程序的過(guò)程中，PDIUSBD12 作為接口芯片硬件為我們做了大量的工作，其中包括：
a.檢測(cè)新的進(jìn)入事務(wù)；翻譯從USB 總線上獲得的信息；b. 檢測(cè)事務(wù)的目的地址，以決定是否響應(yīng)；e. 確定事務(wù)的類(lèi)型；d. 從USB 總線上接收數(shù)據(jù)到FIFO；e. 從FIFO 中發(fā)送數(shù)據(jù)到USB 總線上；f. 計(jì)算校驗(yàn)位，檢測(cè)并報(bào)告結(jié)果。
但還有相當(dāng)一部分的工作由固件程序來(lái)完成。這部分任務(wù)包括：
a.初始化PDIUSBD12并處理PDIUSBD12的中斷；b.響應(yīng)各種請(qǐng)求，至少要響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的11種請(qǐng)求；c.選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)寫(xiě)入PDIUSBD12的FIFO；d.從PDIUSBD12的FIFO中讀取數(shù)據(jù)；
3) PDIUSBD12 的初始化
與一般的接口芯片一樣，PDIUSBD12必須先初始化以后再使用，初始化的步驟如下：
a.用Set Address/Enable命令使能芯片功能，地址應(yīng)設(shè)為0；b.用Set Endpoint Enable命令使能芯片上除端點(diǎn)0、1外的所有端點(diǎn)；c.用Set Mode 命令斷開(kāi)連接，延時(shí)1-2s；用Set Mode 命令連接；d. 用命令Read Interrupt Register清空中斷寄存器；
初始化完后，D12就可以接收USB 總線上的信息了。之后，主機(jī)通過(guò)端點(diǎn)0、1來(lái)讀取設(shè)備信息，配置設(shè)備、設(shè)置設(shè)備地址，完成設(shè)備列舉。
4) USB 設(shè)備的列舉
當(dāng)有一個(gè)USB 設(shè)備連接到主機(jī)上時(shí)，主機(jī)的USB總線驅(qū)動(dòng)、根集線器驅(qū)動(dòng)獲得設(shè)備連接的通知，開(kāi)始列舉設(shè)備。在主機(jī)一端，列舉設(shè)備的過(guò)程是向設(shè)備發(fā)出一系列的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求。在設(shè)備一端，則需要響應(yīng)主機(jī)發(fā)出的請(qǐng)求。其順序如下：
a響應(yīng)獲取設(shè)備描述符的請(qǐng)求。務(wù)必保證設(shè)備描述符的正確發(fā)送；b.響應(yīng)設(shè)置地址的請(qǐng)求，設(shè)備進(jìn)入編址態(tài)；c.連續(xù)三次響應(yīng)獲取設(shè)備描述符請(qǐng)求；d.響應(yīng)獲取配置描述符的的請(qǐng)求，務(wù)必保證配置描述符的正確發(fā)送；e.發(fā)送全部的配置描述符，同時(shí)發(fā)送所有的接口描述符、端點(diǎn)描述符；
如果以上步驟都正確，則主機(jī)會(huì)提示找到新設(shè)備，安裝驅(qū)動(dòng)程序。否則，提示找到未知設(shè)備，設(shè)備不可用。
5) USB 設(shè)備固件框架的實(shí)現(xiàn)
從上面的討論發(fā)現(xiàn)編寫(xiě)USB設(shè)備的固件實(shí)質(zhì)上是處理各種主機(jī)提出的請(qǐng)求。其中，標(biāo)準(zhǔn)的11個(gè)請(qǐng)求是必須實(shí)現(xiàn)的，如果要求設(shè)備有其它的功能還必須加入自定義的請(qǐng)求。按照USB 2.0 中的定義，稱(chēng)這些固件程序?yàn)閁SB設(shè)備的框架。下面介紹USB設(shè)備框架的實(shí)現(xiàn)。
3. 主程序的結(jié)構(gòu)
一旦加電，MCU就要初始化所有的端口，存儲(chǔ)器，定時(shí)器和中斷服務(wù)子程序。之后，MCU需要重新連接USB。這個(gè)程序很重要因?yàn)樗ＷC了在MCU未準(zhǔn)備好服務(wù)D12之前，D12不會(huì)動(dòng)作。
在主循環(huán)程序里面，MCU會(huì)詢(xún)問(wèn)鍵盤(pán)上的任何動(dòng)作。如果任何一個(gè)具體的鍵被按下，處理鍵的命令就會(huì)執(zhí)行處理程序，之后返回主程序。這個(gè)程序僅是用來(lái)調(diào)試用。1ms定時(shí)是用來(lái)啟動(dòng)檢查被按下鍵的子程序。
當(dāng)詢(xún)問(wèn)到達(dá)檢查Setup包時(shí)，它需要先確定setup標(biāo)志是否建立。如果setup標(biāo)志已經(jīng)確立，它將發(fā)送設(shè)備請(qǐng)求到協(xié)議層進(jìn)行處理。下面的流程圖顯示了主程序在前臺(tái)執(zhí)行的情況。
4. 中斷服務(wù)程序的實(shí)現(xiàn)
PDIUSBD12固件是完全中斷驅(qū)動(dòng)的，因此中斷服務(wù)程序是整個(gè)固件編寫(xiě)過(guò)程中非常重要的一環(huán)。在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后首先要發(fā)用命令Read Interrupt Register（控制字為F4H）讀取中斷寄存器，根據(jù)中斷寄存器的內(nèi)容判斷中斷源，然后跳轉(zhuǎn)到不同的服務(wù)程序中去處理中斷。
中斷服務(wù)程序（ISR）與主程序通信是通過(guò)事件標(biāo)志“EPPFLAG”和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)“CONTROL-XFER”。
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