基于PDIUSBD12的USB接口设计应用研究

刘彦 黔南民族师范学院计算机科学系 558000

基于PDIUSBD12的USB接口设计应用研究

刘彦 黔南民族师范学院计算机科学系 558000

USB设备的广泛使用，使得USB接口的设计与开发越来越重要，PHILIPS公司的USB接口控制芯片PDIUSBD12性价比高简单易用，是较为理想的USB接口设计开发芯片。文章主要从主机与PDIUSBD12之间的数据通信过程的层面来介绍USB设备的设计开发。

USB；PDIUSBD12；端点；描述符

1.引言

USB以其传输速度快、可靠性高、易于扩展、功耗低等优点已被广泛地应用在计算机外设中，已成为计算机与外设通信的主流接口。而PHILIPS公司的PDIUSBD12芯片以其价格便宜、接口方便、可靠性高等特点较为广泛的在USB设备接口系统中被选用。PDIUSBD12芯片是纯粹的USB接口芯片，仅负责处理USB的通信，设计时还必须要选用一个MCU来进行协议处理和数据交换。

2.USB设备的插入检测

USB主机轮流查询各个USB端口，当USB设备插入USB端口时由PDIUSBD12内部集成的上拉电阻使主机检测到D+与D-之间有电压差，就认为有新的USB设置接入。

3.USB设备的枚举

USB枚举指的是USB主机从USB设备读取USB的各种描述符信息，从而知道是什么设备，如何进行通信等，然后根据这些信息来加载合适的驱动程序。

3.1 获取部分设备描述符请求

主机检测到有新的USB设置接入等待100ms后向USB设备发出复位请求，USB设备接到复位请求后，设置其地址为0，并产生一个外部中断信号通知主机，新接入的USB可以地址0来进行通信，然后USB主机向地址为0的设备的端点0发送获取设备描述符请求，设备收到该请求后，按固定格式返回一个端点0所支持的最大数据包的设备描述符给主机。由于PDIUSBD12的端点0只有16个字节（在所获取的设备描述符的第8个字节处可看到PDIUSBD12端点0的最大包长），而标准的设备描述符为18字节，这一次的请求只能获取部分（16个字节）设备描述符。

3.2 设置USB设备地址

在第一次复位并获取部分设备描述符后，USB主机再对设备复位一次，并往地址0的端点0发出一个SET_ADDRESS设置地址的请求（见表1），该地址是由USB主机负责分配并且是唯一的。USB设备在收到该地址后，返回0长度的状态包，主机收到状态包，就会返回一个应答包ACK给设备。设备在收到这个ACK之后，就可以启用新的地址了。这样设备就分配到了一个唯一的设备地址，以后主机就可以通过它来进行访问该设备了。

表1 SET_ADDRESS请求的结构

3.3 获取完整设备描述符请求

在USB设备启用新地址后，USB主机重新向新地址发出获取设备描述符的请求，这一次主机将分两次从PDIUSBD12的端点0中获取完整的18个字节（16+2）的设备描述符，从而获知USB设备的基础属性，如支持的传输数据长度、所用USB协议版本、设备版本号、PID、VID等，设备描述符的结构见表2。

3.4 获取配置描述符请求

在获取完整的设备描述符之后，主机就会发送一个试探性的GET_CONFIGURATION获取配置描述符的请求，USB设备收到该请求后就返回9字节的配置描述符（其结构见表3）。

3.5 获取配置描述符集合请求

在第一次获取配置描述符后，就可以知道配置描述符集合的总长度，然后再发一次GET_CONFIGURATION请求，这时主机将分三次从PDIUSBD12的端点0中获取完整的34个字节（16+16+2）的配置描述符集合——9字节的配置描述符、9字节的接口描述符、9字节的HID描述符、7字节的端点描述符。

3.6 获取其它描述符

在获取了必须的设备描述符和配置描述符集合后，还可选择是否获取字符串描述符和报告描述符。字符串描述符可表述所要显示的设备信息的文字，报告描述符是USB HID设备用来传送数据的，这里不作详细介绍。

完成USB设备的枚举后，主机就能知道USB设备工作方式的各种特性，正式识别USB设备并能与之进行数据通信，就可以自己写测驱动或使用通用驱动与计算机进行通信了。

4.PDIUSBD12驱动程序设计

PDIUSBD12的驱动程序设计主要实现三个功能:（1）初始化PDIUSBD12和与之相连的MCU，包括PDIUSBD12的复位和初始化全局变量；（2）在枚举过程中为每一次的请求（如获取设备描述符请求）编写中断服务程序；（3）用户读/写端点的函数。

5.结束语

USB技术的日益成熟，越来越多的计算机外设使用USB接口，使得USB接口的设计开发显得尤为重要，而设计开发USB接口设备必须对数据的通信过程有深入认识，本文以PDIUSBD12作为USB设备的接口控制芯片详细深入地介绍了主机与USB接口间的数据通信过程，开发者可根据此过程编写相应的服务程序便可完成USB设备的开发。

表2 设备描述符的结构

表3 设备描述符的结构

［1］范晓青,袁中凡,欧协峰.PDIUSBD12的USB接口设计中的应用[J].仪器仪表用户.2009，2.

［2］张安生.PDIUSBD12在USB接口设计中的应用探析[J].现代教育设备.2008，2.

［3］刘荣.圈圈教你玩USB[M].北京航空航天大学出版社.2009.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.09.055

刘彦（1977－），男（仡佬族），贵州都匀，黔南民族师范学院计算机科学系讲师，研究方向为硬件技术。