基于P89C61x2/ISP1581的USB接口電路的設計

　　本設計采用控制芯片P89C61x2和接口芯片ISP1581實現USB接口電路的設計。

　　P89C61x2包含1024B RAM、64KB Flash存儲器、32個I／O口、3個16位定位／計數器、6個中斷源-4個中斷優先級-嵌套的中斷結構、1個增強型UART、片內振蕩器和時鐘電路。此外，器件的靜態設計使其具有非常寬的頻率范圍，可選擇1MHz～12MHz的 晶體振蕩器。具有兩個軟件可選的節電模式-空閑模式和掉電模式。

　　USB接口芯片ISP1581是一種價格低、功能強的USB接口器件，符合USB2．0規范，并為基于微控制器或微處理器的系統提供了高速USB通信能力；具有7個IN端點，7個OUT端點和1個固定的控制IN／OUT端點；可以通過軟件控制與USB總線的連接；內部集成了帶PLL的12MHz晶體振蕩器；可通過內部上電復位、低電壓復位電路和軟件復位。

　　系統硬件設計

　　系統的連接框圖如圖1所示。

　　ISP1581有兩種工作模式：通用處理器工作模式和斷開總線工作模式。本文的硬件設計中通過設置BUS-CONF=0實現斷開總線 的工作模式。AD[7：0]為8位的多路復用地址／數據，與單片機的P0口連接；DATA[15：0]為16位的數據總線。MODE0接高電平，表示讀或寫信號工作在8051類型；ALE與單片機的ALE相連，實現地址鎖存；RPU為USB D+線的外部上拉電阻連接端，通過一個1．5kΩ電阻與Vcc(3.3v)相連；RREF連接外部偏置電阻，通過一個12．0kΩ電阻同地端相連，使高速收發器得到一個精確的鏡電源。為了實現良好的EMC特性，所有的電源引腳均連接到由0．01μF和0．1μF電容并聯后的網絡中。

　　系統的固件設計

　　單片機的固件是USB設備運行的核心。主要包括以下幾個部分：

　　Kerne1．c：循環掃描USB事件；啟動設備和系統的工作；

　　Isr．c：中斷服務程序；

　　Chap9．c．包含標準USB命令，用于在設備和主機之間建立一個基本連接；

　　Vendor．c：包含廠商定義命令，處理廠商請求；

　　Init．c：初始化單片機和ISP1581芯片。

　　初始化程序主要初始化各種狀態變量，包括單片機的初始化以及設置ISP1581寄存器。主要包括地址寄存器、模式寄存器、中斷配置寄存器，中斷使能寄存器以及端點寄存器等。

　　USB設備采用控制傳輸完成枚舉，從而判斷出設備的狀況。

　　數據傳輸過程采用中斷方式，單片機通過讀取中斷寄存器的狀態判斷中斷源，并進入相應的中斷處理程序。ISP1581主要有SETUP中斷、總線掛起中斷以及端點輸入/輸出中斷等，控制端點設置64B的緩沖區，每次只能傳輸64B，傳輸的數據量由單片機控制。若傳輸的字節數大于64B，將先傳輸64B，然后判斷剩下的字節數，同時確定是否為空包或短包。如果沒有數據傳送到單片機，將發送一個空包表明數據發送完畢。

　　固件主要完成設備初始化、USB協議標準請求處理以及其它應用程序如數據交換功能。程序采用C51語言編寫，使用 Keil公司的uVision2編譯器進行編譯。

　　固件的主循環流程見圖2。

　　設備驅動程序和應用程序的設計

　　USB設備驅動程序的開發，可采用Drivel Works和Microsoft公司的2000DDK，并以VC++6．0作為開發環境。為了方便用戶開發USB接口，在DP-1581的開發包中提供了一個通用驅動程序，該程序可不加修改，直接使用。在本電路設計中，采用的是開發版自帶的驅動程序。

　　結語

　　本系統將原有的并口改進為USB接口，支持即插即用和熱插拔．經實際試驗驗證，本系統性能穩定可靠，具有一定的實際應用價值。