usb接口設(shè)計

1、清華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文第一章第一章前言當(dāng)今的計算機(jī)外部設(shè)備都在追求高速度和高通用性為了滿足用戶的需求以Intel為首的七家公司于1994年推出了USBUniversalSerialBus通用串行總線總線協(xié)議專用于低中速的計算機(jī)外設(shè)目前USB端口已成為了微機(jī)主板的標(biāo)準(zhǔn)端口而在不久的將來所有的微機(jī)外設(shè)包括鍵盤鼠標(biāo)顯示器打印機(jī)數(shù)字相機(jī)掃描儀和游戲柄等等都將通過USB與主機(jī)相連這種連接較以往普通并口和串口的連接而言主要的優(yōu)點(diǎn)是速度高功耗低支持即插

2、即用Plug&Play和使用維護(hù)方便作為一個硬件廠商或是開發(fā)者最關(guān)心的便是如何去開發(fā)USB外設(shè)一般的USB設(shè)備都使用一片微控制器作為其核心部件通過微控制器強(qiáng)大的控制和運(yùn)算功能開發(fā)者可以很容易地實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的智能化MOTOLA公司是目前世界上最大的微控制器供應(yīng)商其8位微控制器的全球市場份額達(dá)到了30%左右MOTOLA公司將其8位微控制器歸類為用戶定制的集成電路CSIC為客戶提供了MPURAMEPROMSPISCI定時器和USB等多種模塊

3、用量大的客戶可以根據(jù)自己的需要選擇不同的模塊來構(gòu)筑自己的微控制器MOTOLA公司從1996年開始陸續(xù)推出了一系列含有USB模塊的8位微控制器用于支持USB總線協(xié)議的設(shè)備如最早的用于顯示器的68HC05BD9A用于鼠標(biāo)的68HC05JB2以及用于鍵盤的68HC08KL8和68HC08KH12等等通過微控制器內(nèi)含的USB模塊用戶可以很方便地實(shí)現(xiàn)USB總線上的數(shù)據(jù)通訊68HC05JB4最初是用于開發(fā)USB游戲柄的后來也常被用于其他一些USB外

4、設(shè)的開發(fā)國外在近兩年已出現(xiàn)了不少的USB外設(shè)但目前在國內(nèi)市場上我們僅發(fā)現(xiàn)了臺灣生產(chǎn)的攝像頭等少數(shù)幾類高速USB外設(shè)低速USB設(shè)備還是一個空白同時國外開發(fā)的USB設(shè)備多集中在鼠標(biāo)鍵盤等少數(shù)幾類設(shè)備上諸如USB手寫板等設(shè)備就是在國外也很少見國內(nèi)近年來計算機(jī)非鍵盤輸入技術(shù)發(fā)展很快在漢字英文和數(shù)字的手寫識別方面已有相當(dāng)基礎(chǔ)本項(xiàng)目之目的就是吸收USB總線和MOTOLA微控制器的先進(jìn)技術(shù)與中科院自動化所漢王公司的手寫識別技術(shù)相結(jié)合在漢王筆的基礎(chǔ)上設(shè)

5、計生產(chǎn)出自己的新一代USB手寫輸入系統(tǒng)此USB手寫系統(tǒng)采用漢王公司的傳感器獲得筆畫信息傳給68HC05JB4經(jīng)過整理后通過USB總線發(fā)送到PC再由自行編寫的驅(qū)動程序接收最終轉(zhuǎn)給漢王公司的文字識別軟件識別第1頁清華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文2.2USB的物理層的物理層USB的物理接口包括電氣特性和機(jī)械特性USB通過一個四線電纜來傳輸信號與電源如圖2.2所示......5metersmaxVBusGNDDDVBusGNDDD?????????????

6、???????????????????????????????????????????圖2.2USB電纜定義其中D和D是一對差模的信號線而VBus和GND則提供了5V的電源它可以給一些設(shè)備(包括Hub)供電當(dāng)然要有一定的條件限制USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率一種是12Mb的高速(fullspeed)模式另一種是1.5Mb的低速模式這兩種模式可以同時存在于一個USB系統(tǒng)中而引入低速模式主要是為了降低要求不高的設(shè)備的成本比如鼠標(biāo)鍵盤等等USB信

7、號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線而且最長不能超過5m而在低速模式時中可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線但最長不能超過3m這主要是由于信號衰減的限制為了提供信號電壓保證以及與終端負(fù)載相匹配在電纜的每一端都使用了不平衡的終端負(fù)載這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測外設(shè)與端口的連接或分離并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備所有的設(shè)備都有上行的接口上行和下行的接頭是不能互換的這保證了不會有非法的連接出現(xiàn)插頭與插座有兩個系列分別為A和B系列A用于基本固定的外圍