無線收發器CC2531的USB接口設計

引言
USB接口由于其方便靈活、獨立供電的特點，已廣泛應用于數據采集與監控系統中。采用T1公司的第二代SOC芯片CC2531，實現了基于USB接口的虛擬串口通信，并以溫度監測系統將其引入到實際工程中來。

1 CDC類簡介
在USB的文件中，定義了將某種相同屬性的設備整合在一起的群體，稱之為類。這樣做可以同時開發該類的驅動程序，提高了驅動程序的復用性。CDC類是通信設備類的簡稱，是專為各種通信設備定義的子類。根據應用場合的不同，CDC類可以分成以下不同的模型：POST(傳統純電話業務)模型、ISDN模型和Networking(網絡)模型。其中，POST模型又可以分為DL(直接線控制)模型、AC(抽象控制)模型、Datapump(數據泵)模型、T(電話)模型。CDC類的結構如圖1所示。本文的USB接口開發就屬于POST模型下的AC模型。

此外，CDC又由Communication Interface Class(通信接口類)和Data Interface Class(數據接口類)組成。通信接口類主要負責設備的管理和控制，數據接口類則負責數據的傳輸。不同的模型端點需求不同，對系統所用的抽象控制模型來說，通信接口類需要一個控制端點(Control Endpoint)來管理設備的枚舉、虛擬串口的波特率和數據類型的設置。數據接口類的需求相對比較靈活，本例中采用一個塊傳輸IN端點和一個等時傳輸OUT端點。

2 CC2531芯片簡介
CC2531是TI公司針對2．4 GHz ISM頻帶推出的第二代支持ZigBee／IEEE 802．15．4協議的片上集成芯片。
其內部集成了高性能射頻收發器、工業標準增強型8051MCU內核、256 KB Flash和8 KB RAM；具有1個USB全速接口、2個USART、8位和16位定時器、看門狗定時器、8路輸入可配置的12位ADC、21個GPIO、AES128協同處理器；硬件支持CSMA-CA、數字化的RSSI／LQI和強大的DMA功能，具有電池監測和溫度感測功能。
CC2531全速USB接口的結構如圖2所示。其特性如下：

◆全速操作(12 Mbps)；
◆6個端口，端口0為控制端點，其余5個為數據傳輸端點；
◆具有1 KB SRAM(FIFO)存儲USB數據包；
◆端口支持的數據包大小為8～512字節；
◆支持雙緩沖傳輸模式。
端點0(EP0)為控制端點，枚舉階段的通信都是通過該端口完成的。端點1～5(EP1～5)可以通過SFR配置為等時、塊、中斷3種傳輸方式。其中塊傳輸端點和中斷傳輸端點對應的USB寄存器設置是一樣的，但在固件方面具有不同的屬性。同時為了加快數據傳輸，還可以使用雙緩沖模式。在配置各個端點的屬性之前，必須通過特殊寄存器USBINDEX來選擇不同的端點，以此來選擇當前進行配置的端點寄存器組。

3 USB通信的實現
CC2531的USB硬件連接很簡單，如圖3所示。采用USB總線供電方式，通過電壓轉換芯片AM1117-3．3為硬件電路提供3．3 V電壓(圖中未畫出)。由于該設備為全速設備，因此D+信號線通過電阻上拉。