基于AVR单片机的ISP1362OTG设计

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0 引言

    随着PDA、移动电话、数码相机、打印机等消费类产品的普及,用于这些设备与电脑、或设备与设备之间的高速数据传输技术越来越受到人们的关注。以往以计算机为核心的数据传输结构,非常不利于USB,总线在嵌入式行业的应用,也不适用于野外作业,而OTG技术的推出则可实现在没有PC的情况下,设备与设备之间的数据传输,它拓展了USB技术的应用范围。本文采用的设计方案是基于Philips公司的ISP1362 OTG控制芯片,参照最新的USB OTG技术规范,设计了一种遵循USB协议的主/从机系统。

1 ISP1362芯片的内部结构

    Philips公司的ISP1362是一款符合USB 2.0总线协议的接口芯片,内部有3个USB控制器一主机控制器、设备控制器和OTG控制器。其中,主机控制器具备高度优化的USB主机功能;设备控制器则具有多达14个可编程端点,又可以被配置成双缓冲端点进一步提高吞吐量:而OTG控制器主要提供包括监控和转换功能在内的所有OTG控制。ISP1362内部构造如图1所示。

2 USB OTG主/从机系统设计

    USB OTG主/从机系统设计包括硬件设计和软件设计两大模块。其中硬件电路主要是USB接口电路板的设计;软件设计包括设备初始化、系统的功能设计、设备驱动程序设计等,下面分别介绍系统软、硬件系统的设计方法。

2.1 系统硬件电路设计

    USB OTG主/从机设计的硬件电路如图2所示,图中ATmega 32的PD口和IPA口用于控制ISP1362的时序,PB口和PC口则用于与ISP1362的D[0..15]进行数据交换。ISP1362芯片有Port1和IPort2两个USB接口。Port1是个综合接口,可以配置成downstream、upstream或者是OTG;Port2是作为固定的downstream,主要接一般的USB设备。当ISP1362做主机时,主机内部的寄存器通过检测其相应状态寄存器的值就可以判断是Port1还是Port2接了设备,从而进行相应的处理。

 ISP1362的Port1口主/从机功能通过ID、OTGMODE两引脚电平的高低组合来确定。当OTGMODE引脚接低,无论ID电平如何,则芯片的Port1口只能OTG用;如果OTGMODE接高,ID接低,芯片的Port1口作主机使用;OTGMODE接高,ID也接高时,则芯片的Port1口作外设使用。在电路中通过15kΩ的上拉电阻和下拉电阻实现ID、OTGMODE两引脚电平的高低变化。

2.2 系统软件设计

    本设计的主机系统是一个软件和硬件的集合体,功能的实现不依赖于任何操作系统,而是通过中断来调度各个任务,使之满足USB通信的要求,因此系统是按照协议规范和特定的时序运行的。

    本系统是ISP1362工作于主/从机模式下的应用,按系统硬件电路配置完成接口芯片,然后对其编程,就可以进行USB数据传输。系统工作流程如下:首先进行系统初始化,构建PTD传输描述符,接着总线枚举过程,给外设分配地址,获取外设的基本信息,并判断外设为主机设备或是从机设备,之后驱动相应的主/从机驱动程序运行,数据传送和接收,根据总线的活动情况判断是否挂起。系统流程图如图3所示:

    实现ISP1362芯片的软件编程控制,就是对该芯片的CS、RD、WR、A0、A1引脚的控制。本文中CS代表片选,低电平有效;RD代表读信号,低电平有效;WR代表写信号,低电平有效;A0引脚电平的高低不同,分别表示传输的信号代表的是命令信号还是数据信号;A1引脚电平的高低不同,分别表示控制的是外设还是主机。通过上述几个引脚信号的组合,可以实现读写控制ISP1362的不同功能。除此之外,以下的几个引脚对于控制ISP1362也有重大意义:DREQ1引脚代表DMA请求输出,当它高电平有效时,通知IDMA控制器主机正在请求数据传送;DREQ2引脚高电平有效时,通知DMA控制器外设正在请求数据传送;DACK1引脚代表DMA确认输入,低电平有效时表明来自主机的DMA传输请求已经被DMA控制器确认;DACK2引脚低电平有效时表明来自外设的DMA传输请求已经被DMA控制器确认;INT1和INT2引脚连接到外部微处理器的IRQ引脚,使得ISP1362可以根据请求执行中断服务程序。

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