基于AVR單片機的ISP設計

0 引言
隨著PDA、移動電話、數碼相機、打印機等消費類產品的普及，用于這些設備與電腦、或設備與設備之間的高速數據傳輸技術越來越受到人們的關注。以往以計算機為核心的數據傳輸結構，非常不利于USB,總線在嵌入式行業的應用，也不適用于野外作業，而OTG技術的推出則可實現在沒有PC的情況下，設備與設備之間的數據傳輸，它拓展了USB技術的應用范圍。本文采用的設計方案是基于Philips公司的ISP1362 OTG控制芯片，參照最新的USB OTG技術規范，設計了一種遵循USB協議的主／從機系統。

1 ISP1362芯片的內部結構
Philips公司的ISP1362是一款符合USB 2．0總線協議的接口芯片，內部有3個USB控制器一主機控制器、設備控制器和OTG控制器。其中，主機控制器具備高度優化的USB主機功能；設備控制器則具有多達14個可編程端點，又可以被配置成雙緩沖端點進一步提高吞吐量：而OTG控制器主要提供包括監控和轉換功能在內的所有OTG控制。ISP1362內部構造如圖1所示。

2 USB OTG主／從機系統設計
USB OTG主／從機系統設計包括硬件設計和軟件設計兩大模塊。其中硬件電路主要是USB接口電路板的設計；軟件設計包括設備初始化、系統的功能設計、設備驅動程序設計等，下面分別介紹系統軟、硬件系統的設計方法。
2．1 系統硬件電路設計
USB OTG主／從機設計的硬件電路如圖2所示，圖中ATmega 32的PD口和IPA口用于控制ISP1362的時序，PB口和PC口則用于與ISP1362的D[0．．15]進行數據交換。ISP1362芯片有Port1和IPort2兩個USB接口。Port1是個綜合接口，可以配置成downstream、upstream或者是OTG；Port2是作為固定的downstream，主要接一般的USB設備。當ISP1362做主機時，主機內部的寄存器通過檢測其相應狀態寄存器的值就可以判斷是Port1還是Port2接了設備，從而進行相應的處理。

ISP1362的Port1口主／從機功能通過ID、OTGMODE兩引腳電平的高低組合來確定。當OTGMODE引腳接低，無論ID電平如何，則芯片的Port1口只能OTG用；如果OTGMODE接高，ID接低，芯片的Port1口作主機使用；OTGMODE接高，ID也接高時，則芯片的Port1口作外設使用。在電路中通過15kΩ的上拉電阻和下拉電阻實現ID、OTGMODE兩引腳電平的高低變化。

2．2 系統軟件設計
本設計的主機系統是一個軟件和硬件的集合體，功能的實現不依賴于任何操作系統，而是通過中斷來調度各個任務，使之滿足USB通信的要求，因此系統是按照協議規范和特定的時序運行的。
本系統是ISP1362工作于主／從機模式下的應用，按系統硬件電路配置完成接口芯片，然后對其編程，就可以進行USB數據傳輸。系統工作流程如下：首先進行系統初始化，構建PTD傳輸描述符，接著總線枚舉過程，給外設分配地址，獲取外設的基本信息，并判斷外設為主機設備或是從機設備，之后驅動相應的主／從機驅動程序運行，數據傳送和接收，根據總線的活動情況判斷是否掛起。系統流程圖如圖3所示：

實現ISP1362芯片的軟件編程控制，就是對該芯片的CS、RD、WR、A0、A1引腳的控制。本文中CS代表片選，低電平有效；RD代表讀信號，低電平有效；WR代表寫信號，低電平有效；A0引腳電平的高低不同，分別表示傳輸的信號代表的是命令信號還是數據信號；A1引腳電平的高低不同，分別表示控制的是外設還是主機。通過上述幾個引腳信號的組合，可以實現讀寫控制ISP1362的不同功能。除此之外，以下的幾個引腳對于控制ISP1362也有重大意義：DREQ1引腳代表DMA請求輸出，當它高電平有效時，通知IDMA控制器主機正在請求數據傳送；DREQ2引腳高電平有效時，通知DMA控制器外設正在請求數據傳送；DACK1引腳代表DMA確認輸入，低電平有效時表明來自主機的DMA傳輸請求已經被DMA控制器確認；DACK2引腳低電平有效時表明來自外設的DMA傳輸請求已經被DMA控制器確認；INT1和INT2引腳連接到外部微處理器的IRQ引腳，使得ISP1362可以根據請求執行中斷服務程序。