EZ-USB接口設(shè)備的軟配置技術(shù)

1、EZ-USBEZ-USB 接口設(shè)備的軟配置技術(shù)摘要介紹- -器件的基本特性和- -接口設(shè)備的幵發(fā)方法，結(jié)合具體設(shè)計(jì)示 例重點(diǎn)討論- -接口設(shè)備的軟配置方式和固件裝載技術(shù)。關(guān)鍵詞- -軟配置固件裝載引言- -是公司帶智能內(nèi)核的接口器件，集通信控制引擎和改進(jìn)的80518051 內(nèi)核于一體，具有全速度、全序列、易幵發(fā)及軟配置等特點(diǎn)，是設(shè)計(jì)設(shè)備的首 選器件。- -的串行接口引擎能自動(dòng)完成主要協(xié)議處理，簡化了設(shè)備固件設(shè)計(jì)。但其軟配置與枚舉涉及到編程、技術(shù)以及工具、文件和注冊(cè)表的使用 等問題，因此- -接口設(shè)備的軟配置方式和固件裝載技術(shù)是幵發(fā)- -接口設(shè)備的關(guān)鍵問題。1-1-處理器- -的串行接口引擎能自

2、動(dòng)完成數(shù)據(jù)收發(fā)控制、位填充、數(shù)據(jù)編碼、校驗(yàn)、包解碼等協(xié)議處理。- -在連接時(shí)自動(dòng)進(jìn)行枚舉，建立默認(rèn)的 - -設(shè)備。首次枚舉成功后，還可以通過軟配置由80518051 內(nèi)核重新枚舉建立用戶定制的設(shè)備。內(nèi)置的 80518051 處理器，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的 80518051 處理器進(jìn)行了改進(jìn)以 21312131 為例，主要有以下改進(jìn)方面獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，總線周期為 4 4 個(gè)時(shí)鐘，平均運(yùn)行速度 提高了近 3 3倍；雙數(shù)據(jù)指針和自動(dòng)指針提高了數(shù)據(jù)交換效率；擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)支持 1313 個(gè)中斷源，并支持自動(dòng)中斷向量；1 1 個(gè) 2 2 接口以及 2 2個(gè)接口， 2424 個(gè)可配置端口；可變周期的指令可以

3、適合高低速存儲(chǔ)器芯片的接口；3 3 個(gè) 1616 位內(nèi)置定時(shí)計(jì)數(shù)器、 256256 字節(jié)內(nèi)部寄存器；芯片內(nèi)部集成有 8 8外部， 80518051 內(nèi)核要用指令訪問此區(qū)。2-2-軟配置特性2121 軟配置特性軟配置特性是 - -最重要的特性。 軟配置特性允許設(shè)備無限制的升級(jí)或再配置。 - -片內(nèi)集成的外部可用于裝載固件。當(dāng)設(shè)備與主機(jī)連接時(shí)， 固件從主機(jī)裝載到這里執(zhí)行， 而不是固化在中。 因此，裝載不同的固件設(shè)備就呈現(xiàn)出不同的特性，如設(shè)備配置、有效 端點(diǎn)、工作方式、設(shè)備功能等都可以通過改變固件進(jìn)行再配置，達(dá)到軟配 置目的，這就是 - -的軟配置特性。2222 配置方式 軟配置可采用兩種方式實(shí)現(xiàn)自

4、動(dòng)配置和命令配置。 自動(dòng)配置是指當(dāng)設(shè)備連接時(shí)，固件由專門的裝載驅(qū)動(dòng)程序自動(dòng)裝載到 設(shè)備。這種方式下固件要捆綁在裝載驅(qū)動(dòng)程序之中，固件與裝載驅(qū)動(dòng)程序之 間一一對(duì)應(yīng)，固件修改時(shí)要重新生成并重新安裝裝載驅(qū)動(dòng)程序，固件裝載 后要重新枚舉，以建立定制的設(shè)備，如果不重新枚舉主機(jī)會(huì)找不到設(shè)備。命令配置是指在應(yīng)用程序中通過命令操作將固件裝載到設(shè)備。 這種方式不需要專用的裝載驅(qū)動(dòng)程序， 可在任何時(shí)刻裝載任意固件。固件裝載后可以不用重枚舉操作，由 - -內(nèi)核響應(yīng)主機(jī)請(qǐng)求， 可以簡化固 件設(shè)計(jì)。采用命令配置方式時(shí)，在應(yīng)用程序中要編寫固件裝載代碼。 固件裝載代碼主要完成下列操作從格式文件中提取出有效的固件代碼；向-

5、-請(qǐng)求復(fù)位 80518051 內(nèi)核；向 - -請(qǐng)求固件下載，固件下傳至 - -的內(nèi)部；向 - -請(qǐng)求 80518051 內(nèi)核脫離復(fù)位狀態(tài)； 對(duì)- -外設(shè)接口和交替功能進(jìn)行設(shè)置。3-3-接口設(shè)備開發(fā)方法 設(shè)備開發(fā)的一般步驟和內(nèi)容如圖 1 1 所示。 其中面向設(shè)備的固件主要包括設(shè)備描述符信息、設(shè)備功能代碼和通信 控制功能代碼。設(shè)備描述信息描述設(shè)備的一般特性和配置，如設(shè)備類別、接口配置、 和等。主機(jī)在設(shè)備枚舉時(shí)要獲取設(shè)備的描述符，從而獲得設(shè)備的配置信息和 相關(guān)驅(qū)動(dòng)信息 用戶可以通過修改固件中的描述符來改變?cè)O(shè)備的特性設(shè)備功能代碼由設(shè)備的功能需求決定。 通信控制功能代碼執(zhí)行主機(jī)請(qǐng)求分析處理和數(shù)據(jù)交換處理

6、功能。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供用戶訪問設(shè)備的接口。 開發(fā)系統(tǒng)提供廠家的通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 用戶也可以用相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具自己定制。自己定制的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要求符合驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范。 若采用自動(dòng)配置方式， - -開發(fā)系統(tǒng)提供了裝載驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)模板， 利用 模板開發(fā)較簡單。采用命令配置方式則要用戶在應(yīng)用程序中編寫固件裝載代碼。 驅(qū)動(dòng)程序一般通過文件來安裝，文件把設(shè)備的和綁定到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 上，指定存放驅(qū)動(dòng)程序的路徑，提供有關(guān)驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)和顯示信息。因此，檢測(cè)到 - -設(shè)備連接時(shí)， 能根據(jù)注冊(cè)表自動(dòng)將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序裝入系 統(tǒng)環(huán)境。4 4 設(shè)計(jì)舉例作者利用 21312131 開發(fā)了一個(gè)通用的 - -接口模塊。此

7、通用模塊的軟硬件資源全部開放，并配置有測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序和固件示 例。使用此通用模塊如同使用一片芯片，對(duì)設(shè)備的描述信息和文件稍作修 改，并添加設(shè)備功能代碼，即可構(gòu)成一臺(tái)專用的 - -接口設(shè)備。4141 固件設(shè)計(jì)通用- -模塊的固件包括描述符表和通信測(cè)試程序。描述符表是一組符合規(guī)范及描述設(shè)備特性的結(jié)構(gòu)化信息，賦予其中變 量不同的值，設(shè)備就呈現(xiàn)出不同的特性。在設(shè)備連接時(shí)，主機(jī)要請(qǐng)求設(shè)備提供描述符表，因此描述符表是固件 的一部分。本通用模塊中定義了 5 5 種描述符表，表 1 1 所列是各描述符的主要參數(shù) 表 1 1 通用 - -接口模塊描述符及主要參數(shù)描述符名稱描述符參數(shù)設(shè)備描述符版本 00001000

8、01。包大小 040040。0054700547。0101101011。配置號(hào) 001001 配置描述符接口數(shù) 001001。配置值 001001。屬性參數(shù) 080080。最大功耗 032100032100 接口描述符表接口索引 000,000,交替設(shè)置 001001。端點(diǎn)數(shù) 002002 端點(diǎn)描述符表 0 0 端點(diǎn)地址 082082 端點(diǎn) 2 2，輸入。 端點(diǎn)類型。最大包長度 0004000040 端點(diǎn)描述符表 1 1 端點(diǎn)地址 002002 端點(diǎn) 2 2，輸出。端點(diǎn)類型。最大包長度 0004000040此通用模塊中的固件僅用于 - -通信測(cè)試、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和固件裝載演示通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固件設(shè)計(jì)有兩

9、點(diǎn)值得注意。 采用通用驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，主機(jī)要用查詢方式接收從設(shè)備來的數(shù)據(jù)。 若主機(jī)接收不到設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)長時(shí)間等待，甚至?xí)罊C(jī)。 在本文的設(shè)計(jì)中，解決此問題的方法是數(shù)據(jù)上傳和下傳操作成對(duì)發(fā)生。 主機(jī)每次下傳一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，設(shè)備就上傳一個(gè)數(shù)據(jù)包。 此時(shí)如果設(shè)備有數(shù)據(jù)上傳就將數(shù)據(jù)置入上傳數(shù)據(jù)包中，否則返回一個(gè) 空包。 初始化時(shí)應(yīng)清空一次相應(yīng)的端點(diǎn)緩沖區(qū)， 否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)第一次傳 輸出錯(cuò)的現(xiàn)象，原因可能是復(fù)位不充分或者內(nèi)部掉電延時(shí)。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備掉電相當(dāng)長一段時(shí)間， - -的中數(shù)據(jù)仍然保持。4242 生成設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以直接用廠家提供的通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來驅(qū)動(dòng)設(shè)備。 但通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只能執(zhí)行一些標(biāo)

10、準(zhǔn)的設(shè)備請(qǐng)求和數(shù)據(jù)傳輸，而且 只支持查詢方式與設(shè)備通信。如果不能滿足用戶需要，用戶可以在模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，重新用 生成驅(qū)動(dòng)程序。通用模塊中采用了通用驅(qū)動(dòng)程序。 采用查詢方式，并且使上傳和下傳對(duì)應(yīng)出現(xiàn)，實(shí)時(shí)性較好，能滿足一 般設(shè)備要求。4343 生成裝載驅(qū)動(dòng)程序采用自動(dòng)配置方式時(shí)， 可根據(jù) - -開發(fā)系統(tǒng)提供的模板生成固件裝載驅(qū)動(dòng) 程序。通用模塊中固件裝載采用命令配置方式其操作流程如圖 2 2 所示，其中主要定義了以下 4 4 個(gè)函數(shù)以完成固件裝 載。_從格式的文件中讀出固件代碼到緩沖區(qū)。_移去格式的文件中格式描述部分，轉(zhuǎn)換為純固件代碼。_-8051_-8051 內(nèi)核復(fù)位、固件裝載到設(shè)備、 80518051 內(nèi)核解復(fù)位并運(yùn)行固件。 裝載固件前要使 -8051-8051 內(nèi)核進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，然后裝載固件，裝載結(jié)束 后使 - -脫離復(fù)位狀態(tài)開始運(yùn)行固件。三種操作共用一個(gè)函數(shù)，用傳遞不同的參數(shù)進(jìn)行區(qū)別。_ _設(shè)置- -接口號(hào)和交替功能值，建立通信管道。4444 安裝驅(qū)動(dòng)程序 驅(qū)動(dòng)程序必須正確裝入環(huán)境之后，才能起作用。 編輯文件，使首次枚舉設(shè)備的和綁定到固件裝載驅(qū)動(dòng)程序，使重枚舉 后設(shè)備的和綁定到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。設(shè)置驅(qū)動(dòng)程序的路徑為，設(shè)置顯示的驅(qū)動(dòng)程序字符串信息。重新啟動(dòng)系統(tǒng)，按提示信息完