EZ-USB FX系列單片機USB外圍設備設計與應用:PART 1 USB的基本概念第1章 USB的基本特性1.1 USB簡介21.2 USB的發展歷程31.2.1 USB 1.131.2.2 USB 2.041.2.3 USB與IEEE 1394的比較41.3 USB基本架構與總線架構61.4 USB的總線結構81.5 USB數據流的模式與管線的概念91.6 USB硬件規范101.6.1 USB的硬件特性111.6.2 USB接口的電氣特性121.6.3USB的電源管理141.7 USB的編碼方式141.8 結論161.9 問題與討論16第2章 USB通信協議2.1 USB通信協議172.2 USB封包中的數據域類型182.2.1 數據域位的格式182.3 封包格式192.4 USB傳輸的類型232.4.1 控制傳輸242.4.2 中斷傳輸292.4.3 批量傳輸292.4.4 等時傳輸292.5 USB數據交換格式302.6 USB描述符342.7 USB設備請求422.8 USB設備群組442.9 結論462.10 問題與討論46第3章 設備列舉3.1注冊表編輯器473.2設備列舉的步驟493.3設備列舉步驟的實現--使用CATC分析工具513.4結論613.5問題與討論61第4章 USB芯片與EZUSB4.1USB芯片的簡介624.2USB接口芯片644.2.1Philips接口芯片644.2.2National Semiconductor接口芯片664.3內含USB單元的微處理器684.3.1Motorola694.3.2Microchip694.3.3SIEMENS704.3.4Cypress714.4USB芯片總攬介紹734.5USB芯片的選擇與評估744.6問題與討論80第5章 設備與驅動程序5.1階層式的驅動程序815.2主機的驅動程序835.3驅動程序的選擇865.4結論865.5問題與討論87第6章 HID群組6.1HID簡介886.2HID群組的傳輸速率886.3HID描述符906.3.1報告描述符936.3.2主要 main 項目類型966.3.3整體 global 項目卷標976.3.4區域 local 項目卷標986.3.5簡易的報告描述符996.3.6Descriptor Tool 描述符工具 1006.3.7兼容測試程序1016.4HID設備的基本請求1026.5Windows通信程序1036.6問題與討論106PART 2 硬件技術篇第7章 EZUSB FX簡介7.1簡介1097.2EZUSB FX硬件框圖1097.3封包與PID碼1117.4主機是個主控者1137.4.1從主機接收數據1137.4.2傳送數據至主機1137.5USB方向1137.6幀1147.7EZUSB FX傳輸類型1147.7.1批量傳輸1147.7.2中斷傳輸1147.7.3等時傳輸1157.7.4控制傳輸1157.8設備列舉1167.9USB核心1167.10EZUSB FX單片機1177.11重新設備列舉1177.12EZUSB FX端點1187.12.1EZUSB FX批量端點1187.12.2EZUSB FX控制端點01187.12.3EZUSB FX中斷端點1197.12.4EZUSB FX等時端點1197.13快速傳送模式1197.14中斷1207.15重置與電源管理1207.16EZUSB 2100系列1207.17FX系列--從FIFO1227.18FX系列--GPIF 通用型可程序化的接口 1227.19AN2122/26各種特性的摘要1227.20修訂ID1237.21引腳描述123第8章 EZUSB FX CPU8.1簡介1308.28051增強模式1308.3EZUSB FX所增強的部分1318.4EZUSB FX寄存器接口1318.5EZUSB FX內部RAM1318.6I/O端口1328.7中斷1328.8電源控制1338.9特殊功能寄存器 SFR 1348.10內部總線1358.11重置136第9章 EZUSB FX內存9.1簡介1379.28051內存1389.3擴充的EZUSB FX內存1399.4CS#與OE#信號1409.5EZUSB FX ROM版本141第10章 EZUSB FX輸入/輸出端口10.1簡介14310.2I/O端口14310.3EZUSB輸入/輸出端口寄存器14610.3.1端口配置寄存器14710.3.2I/O端口寄存器14710.4EZUSB FX輸入/輸出端口寄存器14910.5EZUSB FX端口配置表15110.6I2C控制器15610.78051 I2C控制器15610.8控制位15810.8.1START位15810.8.2STOP位15810.8.3LASTRD位15810.9狀態位15910.9.1DONE位15910.9.2ACK位15910.9.3BERR位15910.9.4ID1, ID015910.10送出 WRITE I2C數據16010.11接收 READ I2C數據16010.12I2C激活加載器16010.13SFR尋址 FX 16210.14端口A~E的SFR控制165第11章 EZUSB FX設備列舉與重新設備列舉11.1簡介16711.2預設的USB設備16911.3USB核心對于EP0設備請求的響應17011.4固件下載17111.5設備列舉模式17211.6沒有存在EEPROM17311.7存在著EEPROM, 第一個字節是0xB0 0xB4, FX系列11.8存在著EEPROM, 第一個字節是0xB2 0xB6, FX系列11.9配置字節0,FX系列17711.10重新設備列舉 ReNumerationTM 17811.11多重重新設備列舉 ReNumerationTM 17911.12預設描述符179第12章 EZUSB FX批量傳輸12.1簡介18812.2批量輸入傳輸18912.3中斷傳輸19112.4EZUSB FX批量IN的例子19112.5批量OUT傳輸19212.6端點對19412.7IN端點對的狀態19412.8OUT端點對的狀態19512.9使用批量緩沖區內存19512.10Data Toggle控制19612.11輪詢的批量傳輸的范例19712.12設備列舉說明19912.13批量端點中斷19912.14中斷批量傳輸的范例20112.15設備列舉說明20512.16自動指針器205第13章 EZUSB控制端點013.1簡介20913.2控制端點EP021013.3USB請求21213.3.1取得狀態 Get_Status 21413.3.2設置特性(Set_Feature)21713.3.3清除特性(Clear_Feature)21813.3.4取得描述符(Get_Descriptor)21913.3.5設置描述符(Set Descriptor)22313.3.6設置配置(Set_Configuration)22513.3.7取得配置(Get_Configuration)22513.3.8設置接口(Set_Interface)22513.3.9取得接口(Get_Interface)22613.3.10設置地址(Set_Address)22713.3.11同步幀22713.3.12固件加載228第14章 EZUSB FX等時傳輸14.1簡介22914.2等時IN傳輸23014.2.1初始化設置23014.2.2IN數據傳輸23014.3等時OUT傳輸23114.3.1初始化設置23114.3.2數據傳輸23214.4設置等時FIFO的大小23214.5等時傳輸速度23414.5.1EZUSB 2100系列23414.5.2EZUSB FX系列23514.6快速傳輸 僅存于2100系列 23614.6.1快速寫入23614.6.2快速讀取23714.7快速傳輸的時序 僅存于2100系列 23714.7.1快速寫入波形23814.7.2快速讀取波形23914.8快速傳輸速度(僅存于2100系列)23914.9其余的等時寄存器24014.9.1除能等時寄存器24014.9.20字節計數位24114.10以無數據來響應等時IN令牌24214.11使用等時FIFO242第15章 EZUSB FX中斷15.1簡介24315.2USB核心中斷24415.3喚醒中斷24415.4USB中斷信號源24515.5SUTOK與SUDAV中斷24815.6SOF中斷24915.7中止 suspend 中斷24915.8USB重置中斷24915.9批量端點中斷25015.10USB自動向量25015.11USB自動向量譯碼25115.12I2C中斷25215.13IN批量NAK中斷 僅存于AN2122/26與FX系列 25315.14I2C STOP反相中斷 僅存于AN2122/26與FX系列 25415.15從FIFO中斷 INT4 255第16章 EZUSB FX重置16.1簡介25716.2EZUSB FX打開電源重置 POR 25716.38051重置的釋放25916.3.1RAM的下載26016.3.2下載EEPROM26016.3.3外部ROM26016.48051重置所產生的影響26016.5USB總線重置26116.6EZUSB脫離26216.7各種重置狀態的總結263第17章 EZUSB FX電源管理17.1簡介26517.2中止 suspend 26617.3回復 resume 26717.4遠程喚醒 remote wakeup 269第18章 EZUSB FX系統18.1簡介27118.2DMA寄存器描述27218.2.1來源. 目的. 傳輸長度地址寄存器27218.2.2DMA起始與狀態寄存器27518.2.3DMA同步突發使能寄存器27518.2.4虛擬寄存器27818.3RD/FRD與WR/FWR DMA閃控的選擇27818.4DMA閃控波形與延伸位的交互影響27918.4.1DMA外部寫入27918.4.2DMA外部讀取280第19章 EZUSB FX寄存器19.1簡介28219.2批量數據緩沖區寄存器28319.3等時數據FIFO寄存器28419.4等時字節計數寄存器28519.5CPU寄存器28719.6I/O端口配置寄存器28819.7I/O端口A~C輸入/輸出寄存器28919.8230 Kbaud UART操作--AN2122/26寄存器29119.9等時控制/狀態寄存器29119.10I2C寄存器29219.11中斷29419.12端點0控制與狀態寄存器29919.13端點1~7的控制與狀態寄存器30019.14整體USB寄存器30519.15快速傳輸30919.16SETUP數據31119.17等時FIFO的容量大小31119.18通用I/F中斷使能31219.19通用中斷請求31219.20輸入/輸出端口寄存器D與E31319.20.1端口D輸出31319.20.2輸入端口D腳位31319.20.3端口D輸出使能31319.20.4端口E輸出31319.20.5輸入端口E腳位31419.20.6端口E輸出使能31419.21端口設置31419.22接口配置31419.23端口A與端口C切換配置31619.23.1端口A切換配置#231619.23.2端口C切換配置#231719.24DMA寄存器31919.24.1來源. 目的. 傳輸長度地址寄存器31919.24.2DMA起始與狀態寄存器32019.24.3DMA同步突發使能寄存器32019.24.4選擇8051 A/D總線作為外部FIFO321PART 3 固件技術篇第20章 EZUSB FX固件架構與函數庫20.1固件架構總覽32320.2固件架構的建立32520.3固件架構的副函數鉤子32520.3.1工作分配器32620.3.2設備請求 device request 32620.3.3USB中斷服務例程32920.4固件架構整體變量33220.5描述符表33320.5.1設備描述符33320.5.2配置描述符33420.5.3接口描述符33420.5.4端點描述符33520.5.5字符串描述符33520.5.6群組描述符33520.6EZUSB FX固件的函數庫33620.6.1包含文件 *.H 33620.6.2子程序33620.6.3整體變量33820.7固件架構的原始程序代碼338第21章 EZUSB FX固件范例程序21.1范例程序的簡介34621.2外圍I/O測試程序34721.3端點對, EP_PAIR范例35221.4批量測試, BulkTest范例36221.5等時傳輸, ISOstrm范例36821.6問題與討論373PART 4 實驗篇第22章 EZUSB FX仿真器22?1簡介37522?2所需的工具37622?3EZUSB FX框圖37722.4EZUSB最終版本的系統框圖37822?5第一次下載程序37822.6EZUSB FX開發系統框圖37922.7設置開發環境38022.8EZUSB FX開發工具組的內容38122.9EZUSB FX開發工具組軟件38222.9.1初步安裝程序38222.9.2確認主機 個人計算機 是否支持USB38222.10安裝EZUSB控制平臺. 驅動程序以及文件38322.11EZUSB FX開發電路板38522.11.1簡介38522.11.2開發電路板的瀏覽38522.11.3所使用的8051資源38622.11.4詳細電路38622.11.5LED的顯示38722.11.6Jumper38722.11.7連接器39122.11.8內存映象圖39222.11.9PLD信號39422.11.10PLD源文件文件39522.11.11雛形板的擴充連接器P1~P639722.11.12Philips PCF8574 I/O擴充IC40022.12DMA USB FX I/O LAB開發工具介紹40122.12.1USBFX簡介40122.12.2USBFX及外圍整體環境介紹40322?12?3USBFX與PC連接軟件介紹40422.12.4USBFX硬件功能介紹404第23章 LED顯示器輸出實驗23.1硬件設計與基本概念40923.2固件設計41023.3.1固件架構文件FW.C41123.3.2描述符文件DESCR.A5141223.3.3外圍接口文件PERIPH.C41723.4固件程序代碼的編譯與鏈接42123.5Windows程序, VB設計42323.6INF文件的編寫設計42423.7結論42623.8問題與討論427第24章 七段顯示器與鍵盤的輸入/輸出實驗24.1硬件設計與基本概念42824.2固件設計43124.2.1七段顯示器43124.2.24×4鍵盤掃描43324.3固件程序代碼的編譯與鏈接43424.4Windows程序, VB設計43624.5問題與討論437第25章 LCD文字型液晶顯示器輸出實驗25.1硬件設計與基本概念43825.1.1液晶顯示器LCD43825.2固件設計45225.3固件程序代碼的編譯與鏈接45625.4Windows程序, VB設計45725.5問題與討論458第26章 LED點陣輸出實驗26.1硬件設計與基本概念45926.2固件設計46326.3固件程序代碼的編譯與鏈接46326.4Windows程序, VB設計46526.5問題與討論465第27章 步進電機輸出實驗27.1硬件設計與基本概念46627.1.11相激磁46727.1.22相激磁46727.1.31-2相激磁46827?1?4PMM8713介紹46927.2固件設計47327.3固件程序代碼的編譯與鏈接47427.4Windows程序, VB設計47627.5問題與討論477第28章 I2C接口輸入/輸出實驗28.1硬件設計與基本概念47828.2固件設計48128.3固件程序代碼的編譯與鏈接48328.4Windows程序, VB設計48428.5問題與討論485第29章 A/D轉換器與D/A轉換器的輸入/輸出實驗29.1硬件設計與基本概念48629.1.1A/D轉換器48629.1.2D/A轉換器49029.2固件設計49329.2.1A/D轉換器的固件設計49329.2.2D/A轉換器的固件設計49629.3固件程序代碼的編譯與鏈接49729.4Windows程序, VB設計49829.5問題與討論499第30章 LCG繪圖型液晶顯示器輸出實驗30.1硬件設計與基本概念50030.1.1繪圖型LCD50030.1.2繪圖型LCD控制指令集50330.1.3繪圖型LCD讀取與寫入時序圖50530.2固件設計50630.2.1LCG驅動程序50630.2.2USB固件碼51330.3固件程序代碼的編譯與鏈接51630.4Windows程序, VB設計51730.5問題與討論518附錄A Cypress控制平臺的操作A.1EZUSB控制平臺總覽519A.2主畫面520A.3熱插拔新的USB設備521A.4各種工具欄的使用524A.5故障排除526A.6控制平臺的進階操作527A.7測試Unary Op工具欄上的按鈕功能528A.8測試制造商請求的工具欄 2100 系列的開發電路板 529A.9測試等時傳輸工具欄532A.10測試批量傳輸工具欄533A.11測試重置管線工具欄535A.12測試設置接口工具欄537A.13測試制造商請求工具欄 FX系列開發電路板A.14執行Get Device Descriptor 操作來驗證開發板的功能是否正確539A.15從EZUSB控制平臺中, 加載dev_io的范例并且加以執行540A.16從Keil偵錯應用程序中, 加載dev_io范例程序代碼, 然后再加以執行542A.17將dev_io 目標文件移開, 且使用Keil IDE 集成開發環境 來重建545A.18在偵錯器下執行dev_io目標文件, 并且使用具有偵錯能力的IDE547A.19在EZUSB控制平臺下, 執行ep_pair目標文件A.20如何修改fw范例, 并在開發電路板上產生等時傳輸550附錄BEZUSB 2100系列及EZUSB FX系列引腳表B.1EZUSB 2100系列引腳表555B?2EZUSB FX系列引腳圖表561附錄C EZUSB FX寄存器總覽附錄D EEPROM燒錄方式
標簽：
EZ-USB
USB
單片機
外圍設備
上傳時間：
2013-11-21
上傳用戶：努力努力再努力
有兩種方式可以讓設備和應用程序之間聯系：1. 通過為設備創建的一個符號鏈；2. 通過輸出到一個接口WDM驅動程序建議使用輸出到一個接口而不推薦使用創建符號鏈的方法。這個接口保證PDO的安全，也保證安全地創建一個惟一的、獨立于語言的訪問設備的方法。一個應用程序使用Win32APIs來調用設備。在某個Win32 APIs和設備對象的分發函數之間存在一個映射關系。獲得對設備對象訪問的第一步就是打開一個設備對象的句柄。
用符號鏈打開一個設備的句柄為了打開一個設備，應用程序需要使用CreateFile。如果該設備有一個符號鏈出口，應用程序可以用下面這個例子的形式打開句柄：hDevice = CreateFile("\\\\.\\OMNIPORT3", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL ,NULL);文件路徑名的前綴“\\.\”告訴系統本調用希望打開一個設備。這個設備必須有一個符號鏈，以便應用程序能夠打開它。有關細節查看有關Kdevice和CreateLink的內容。在上述調用中第一個參數中前綴后的部分就是這個符號鏈的名字。注意：CreatFile中的第一個參數不是Windows 98/2000中驅動程序(.sys文件)的路徑。是到設備對象的符號鏈。如果使用DriverWizard產生驅動程序，它通常使用類KunitizedName來構成設備的符號鏈。這意味著符號鏈名有一個附加的數字，通常是0。例如：如果鏈接名稱的主干是L“TestDevice”那么在CreateFile中的串就該是“\\\\.\\TestDevice0”。如果應用程序需要被覆蓋的I/O，第六個參數(Flags)必須或上FILE_FLAG_OVERLAPPED。
使用一個輸出接口打開句柄用這種方式打開一個句柄會稍微麻煩一些。DriverWorks庫提供兩個助手類來使獲得對該接口的訪問容易一些，這兩個類是CDeviceInterface, 和 CdeviceInterfaceClass。CdeviceInterfaceClass類封裝了一個設備信息集，該信息集包含了特殊類中的所有設備接口信息。應用程序能有用CdeviceInterfaceClass類的一個實例來獲得一個或更多的CdeviceInterface類的實例。CdeviceInterface類是一個單一設備接口的抽象。它的成員函數DevicePath()返回一個路徑名的指針，該指針可以在CreateFile中使用來打開設備。下面用一個小例子來顯示這些類最基本的使用方法：extern GUID TestGuid;HANDLE OpenByInterface( GUID* pClassGuid, DWORD instance, PDWORD pError){ CDeviceInterfaceClass DevClass(pClassGuid, pError); if (*pError != ERROR_SUCCESS) return INVALID_HANDLE_VALUE; CDeviceInterface DevInterface(&DevClass, instance, pError); if (*pError != ERROR_SUCCESS) return INVALID_HANDLE_VALUE; cout << "The device path is " << DevInterface.DevicePath() << endl;
HANDLE hDev; hDev = CreateFile( DevInterface.DevicePath(), GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL ); if (hDev == INVALID_HANDLE_VALUE) *pError = GetLastError(); return hDev;}
在設備中執行I/O操作一旦應用程序獲得一個有效的設備句柄，它就能使用Win32 APIs來產生到設備對象的IRPs。下面的表顯示了這種對應關系。Win32 API DRIVER_FUNCTION_xxxIRP_MJ_xxx KDevice subclass member function CreateFile CREATE Create ReadFile READ Read WriteFile WRITE Write DeviceIoControl DEVICE_CONTROL DeviceControl CloseHandle CLOSECLEANUP CloseCleanUp 需要解釋一下設備類成員的Close和CleanUp：CreateFile使內核為設備創建一個新的文件對象。這使得多個句柄可以映射同一個文件對象。當這個文件對象的最后一個用戶級句柄被撤銷后，I/O管理器調用CleanUp。當沒有任何用戶級和核心級的對文件對象的訪問的時候，I/O管理器調用Close。如果被打開的設備不支持指定的功能，則調用相應的Win32將引起錯誤（無效功能）。以前為Windows95編寫的VxD的應用程序代碼中可能會在打開設備的時候使用FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE屬性。在Windows NT/2000中，建議不要使用這個屬性，因為它將導致沒有特權的用戶企圖打開這個設備，這是不可能成功的。I/O管理器將ReadFile和WriteFile的buff參數轉換成IRP域的方法依賴于設備對象的屬性。當設備設置DO_DIRECT_IO標志，I/O管理器將buff鎖住在存儲器中，并且創建了一個存儲在IRP中的MDL域。一個設備可以通過調用Kirp::Mdl來存取MDL。當設備設置DO_BUFFERED_IO標志，設備對象分別通過KIrp::BufferedReadDest或 KIrp::BufferedWriteSource為讀或寫操作獲得buff地址。當設備不設置DO_BUFFERED_IO標志也不設置DO_DIRECT_IO，內核設置IRP 的UserBuffer域來對應ReadFile或WriteFile中的buff參數。然而，存儲區并沒有被鎖住而且地址只對調用進程有效。驅動程序可以使用KIrp::UserBuffer來存取IRP域。對于DeviceIoControl調用，buffer參數的轉換依賴于特殊的I/O控制代碼，它不在設備對象的特性中。宏CTL_CODE（在winioctl.h中定義）用來構造控制代碼。這個宏的其中一個參數指明緩沖方法是METHOD_BUFFERED, METHOD_IN_DIRECT, METHOD_OUT_DIRECT, 或METHOD_NEITHER。下面的表顯示了這些方法和與之對應的能獲得輸入緩沖與輸出緩沖的KIrp中的成員函數：Method Input Buffer Parameter Output Buffer Parameter METHOD_BUFFERED KIrp::IoctlBuffer KIrp::IoctlBuffer
METHOD_IN_DIRECT KIrp::IoctlBuffer KIrp::Mdl
METHOD_OUT_DIRECT KIrp::IoctlBuffer KIrp::Mdl
METHOD_NEITHER KIrp::IoctlType3InputBuffer KIrp::UserBuffer
如果控制代碼指明METHOD_BUFFERED，系統分配一個單一的緩沖來作為輸入與輸出。驅動程序必須在向輸出緩沖放數據之前拷貝輸入數據。驅動程序通過調用KIrp::IoctlBuffer獲得緩沖地址。在完成時，I/O管理器從系統緩沖拷貝數據到提供給Ring 3級調用者使用的緩沖中。驅動程序必須在結束前存儲拷貝到IRP的Information成員中的數據個數。如果控制代碼不指明METHOD_IN_DIRECT或METHOD_OUT_DIRECT，則DeviceIoControl的參數呈現不同的含義。參數InputBuffer被拷貝到一個系統緩沖，這個緩沖驅動程序可以通過調用KIrp::IoctlBuffer。參數OutputBuffer被映射到KMemory對象，驅動程序對這個對象的訪問通過調用KIrp::Mdl來實現。對于METHOD_OUT_DIRECT，調用者必須有對緩沖的寫訪問權限。注意，對METHOD_NEITHER，內核只提供虛擬地址；它不會做映射來配置緩沖。虛擬地址只對調用進程有效。這里是一個用METHOD_BUFFERED的例子：首先，使用宏CTL_CODE來定義一個IOCTL代碼：#define IOCTL_MYDEV_GET_FIRMWARE_REV \CTL_CODE (FILE_DEVICE_UNKNOWN,0,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)現在使用一個DeviceIoControl調用：BOOLEAN b;CHAR FirmwareRev[60];ULONG FirmwareRevSize;b = DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_MYDEV_GET_VERSION_STRING, NULL, // no input 注意，這里放的是包含有執行操作命令的字符串指針 0, FirmwareRev, //這里是output串指針，存放從驅動程序中返回的字符串。sizeof(FirmwareRev),& FirmwareRevSize, NULL // not overlapped I/O );如果輸出緩沖足夠大，設備拷貝串到里面并將拷貝的資結束設置到FirmwareRevSize中。在驅動程序中，代碼看起來如下所示：const char* FIRMWARE_REV = "FW 16.33 v5";NTSTATUS MyDevice::DeviceControl( KIrp I ){ ULONG fwLength=0; switch ( I.IoctlCode() ) { case IOCTL_MYDEV_GET_FIRMWARE_REV: fwLength = strlen(FIRMWARE_REV)+1; if (I.IoctlOutputBufferSize() >= fwLength) { strcpy((PCHAR)I.IoctlBuffer(),FIRMWARE_REV); I.Information() = fwLength; return I.Complete(STATUS_SUCCESS); } else { } case . . . } }
標簽：
驅動程序
應用程序
接口
上傳時間：
2013-10-17
上傳用戶：gai928943
