usb接口电路

usb接口电路概述
　　
USB(Universal Serial Bus)翻译为中文就是通用串行总线，是由Conpaq、DEC、IBM、Inter、Microsoft、NEC和Northen Telecom等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研究开发的一种免费的标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。现在生产的PC几乎都配备了USB接口，Microsoft 的Windows98、NT以及MacOS、Linux、FreeBSD等流行操作系统都增加了对 USB的支持。目前USB接口电路有两种标准，分别为usb1.1和usb2.0.

图1
　　
usb接口电路的主要优点：
　　
使用方便。连接外设不必再打开机箱;允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。
　　
速度快。USB支持三种设备传输速率：1.5 Mb/s(低速设备)、12 Mb/s(中速设备)和480 Mb/s(高速设备)。
　　
独立供电。USB接口提供了内置电源。

连接灵活。一个USB口理论上可以连接127个USB设备。连接的方式也十分灵活，既可以使用 串行连接，也可以使用集线器Hub，把多个设备连接在一起，再同PC机的USB口相接。

成本低。为了把外设连接到PC上，USB提供了一种低成本的解决方案。

现在满足USB要求的外设有：调制解调器，键盘，鼠标，光驱，游戏手柄，软驱，扫描仪，音箱等。USB总线标准由1.1版升级到2.0版后，传输率由12Mbps增加到了480Mbps，更换介质后连接距离由原来的5米增加到近百米。基于这点，USB也可以做生产ISDN以及基于视频的产品。USB 总线结构简单，信号定义仅由2条电源线，2条信号线组成。
　　
usb接口电路结构
　　
一个USB系统可以从三个方面加以描述
　　
(1)USB互联。
(2)USB设备。
(3)USB主机。

USB互联是指一个USB设备与USB主机相联并和其通信的方式,它包括：

(1)总线拓扑结构：USB主机和USB设备的连接模型。
(2)层间关系：USB在系统中的每一层都要完成一定的任务。
(3)数据流模型：USB系统中信源和信息之间的数据传送方式。
(4)任务规划：USB提供可以共享的互联机制。通过规划对互连机制的访问，可以支
持同步数据传输。

usb接口电路的数据流传输
　　
主控制器负责主机和USB设备间数据流的传输。这些传输数据被当作连续的比特流。每个设备提供了一个或多个可以与客户程序通信的接口，每个接口由0个或多个管道组成，它们分别独立地在客户程序和设备的特定终端间传输数据。USBD为主机软件的现实需求建立了接口和管道，当提出配置请求时，主控制器根据主机软件提供的参数提供服务。
　　
USB支持四种基本的数据传输模式：控制传输，等时传输，中断传输及数据块传输。每种传输模式应用到具有相同名字的终端，则具有不同的性质。
　

usb接口电路应用：带DMA视频信号接口功能的USB接口电路设计
　　
目前，市场上提供的USB接口电路板很多，但大部分仅使用普通的工作模式，缺少对DMA工作模式的支持，不能直接用于象CCD数字摄像机USB接口这样的需要工作在DMA模式下的设计开发。
　　
所谓的DMA传送方式，全名叫直接存储器存取(Direct Memory Access)数据传送方式，是指采用专门的硬件(DMA控制器)来执行数据传送。DMA控制器可以从CPU那里接管系统总线的控制权，并且由本身发出存储器地址信号以及访问存储器和I/O设备的读/写脉冲等控制信号，使得数据通过总线，直接在存储器和I/O设备之间(或I/O设备与存储器之间，存储器与存储器之间)进行传送。在DMA接管总线执行数据传送过程中，CPU暂停工作。
　　
由于DMA传送方式仅仅在需要占用总线传送数据时才暂停CPU的操作，CPU的工作效率极高，传输数据可由硬件自身控制，大大提高了传送速率，十分适合于高速数据的采集。

 PDIUSBD12 接口电路
　　
PDIUSBD12是一个性能优化的USB器件，通常用于基于微控制器的系统并与微控制器通过高速通用并行接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个 USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器，允许使用现存的体系结构并使固件投资减到最小。这种灵活性减少了开发时间、风险和成本，是开发低成本且高效的USB外围设备解决方案的一种最快途径。 PDIUSBD12完全符合USB1.1规范，也能适应大多数设备类规范的设计，如成像类、大容量存储类、通信类、打印类和人工输入设备等，因此，PDIUSBD12 非常适合做很多外围设备，如打印机、扫描仪、外部大容量存储器( Zip驱动器)和数码相机等。现在用SCSI实现的很多设备如果用 USB来实现可以直接降低成本。
　　
PDIUSBD12挂起时的低功耗以及LazyClock输出符合ACPI 、OnNOW和USB电源管理设备的要求。低功耗工作允许实现总线供电的外围设备。

DMA方式数据传输电路

当外设接口1接入要求DMA传输的设备，51单片机向D12发出DMA传送的指令，并通过控制口线使157数据选择电路里74164传送过来的并行数据直接与D12的并行接口相连，不在进入51单片机，在完成了对D12 DMA传送初始化以后，MCU不再控制传送，而由计数器满8向D12发送一个读信号，使D12 读取164内存储的8个字节的数据，如此反复，整个传输过程由硬件完成，不受MCU 的速率限制，从而实现了DMA传输。