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阳泉职业技术学院 课程设计说明书 毕业生姓名 ： 李文 专业 ： 08应用电子 学号 ： 060201248 指导教师 ： 李莉 所属系（部） ： 信息工程与自动化系 二〇一〇年十月 摘 要 随着计算机和信息技术的飞速发展，计算机外设种类的增多与有限的主板插槽和端口之间的矛盾日益突出，由Intel,Microsoft等公司联合制定的总线接口规范即通用串行总线（Univerial Serial USB）1 概述 4 1.1 USB系统构成 4 1.2 USB的硬件结构 5 1.3 USB的软件结构 5 2 实例说明 6 3 硬件电路 7 3.1 元器件的选择 7 3.2 电路原理图 7 4 软件流程 8 4.1 设计思路与流程图 9 4.2 示例程序 11 5 小结 22 1概述 USB接口是现在流行的电脑应用接口，大部分移动式设备采用USB接口与微机通信。越来越多的电子设计中会涉及到USB接口。单片机的出现时近代计算机技术的里程碑事件，单芯片的微小体积和极低的成本，使单片机可广泛的嵌入到电子设备中；USB的应用使单片机的应用范围大大拓展，在数据采集、仪器的、和控制工程等方面，使用USB接口与PC机通信有着传统串口不可比拟的优势。 USB的具体优点如下： 有较高的传输速率。USB1.1支持全速和低速2种方式，全速速率为12Mbps,低速速率为1.5Mbps；USB2.0除支持USB1.1的2种速度方式外，还增加了速率达480Mbps的高速方式。 使用方便灵活。USB支持即插即用和热插拔，不允许在任何时候连接和断开外设，当外设被连接时，系统会自动检测到外设并准备使用。 易于扩展，通过根集线器可携带127个设备，真正实现多个外设共用一个接口。 要实现单片机的USB接口设计，需了解USB协议的基本规范和工作原理。 1.1 USB的系统构成 USB总线构成 USB总线由以下四个主要部分构成。 主机和设备：USB系统中的主要构件。 物理构成：USB元件的连接方法。 逻辑构成：不同的USB元件所担当的角色和责任，以及从主机和设备的角度出发所呈现的结构也各不相同。 客户软件与设备功能接口的关系。 主机管理着信道，它知道在信道上的是哪一个设备，以及此设备的功能。主机上所完成的USB相关工作为提供电源、检测设备、错误检查、管理数据、与外围设备交换数据等。外围设备的工作与主机类似，当主机通知外围设备要通信时，外围设备必须响应。外围设备应该执行的工作包括管理电源、检测设备、错误检查、管理数据、与外围设备交换数据等。 USB数据传输方式 USB共有4种数据传输方式，分别是控制传输、中断传输、批量传输（块传输）和同步传输。 控制传输：主要用于让主机读取设备的信息、设置设备的地址、选择配置及设备把状态返回给主机。控制传输是USB规范中，唯一有定义函数的传输类型。任何一个USB设备都必须支持一个与控制类型相对应得端点0 中断传输：用来支持那些偶然需要小量数据通信，但服务时间受限制的设备 批量传输（块传输）：用来传输大量数据而没有周期和传输速率要求的设备上 同步传输：以一个恒定的速率进行传输，但是没有错误的检验。同步传输方式的发送和接收方都必须保证传输速率的匹配，不然会造成数据的丢失。 1.2 USB的硬件结构 USB硬件结构 USB的组件包括电路、连接器以及电缆。PC主机上包含两个组件：一个USB主机控制器，以及一个根集线器。这两个组件让操作系统与USB设备之间可以彼此通信。USB主机控制器将数据转换成在信道传输的格式，并且转换成操作系统可以了解的格式。除此之外，主机控制器还管理着信道上的通信。 根集线器上有一个或多个USB连接端口，用来连接到USB设备（可能是另一个集线器或是外围设备）。根集线器与主机控制器共同作用，用来检测设备是否连接或是移除。HUB（即集线器）是包含一个或多个连接器的设备，或是内部使用硬件连接到USB设备，来与每一个设备通信。每一个连接器代表一个USB通信端口。 每一个USB设备必须包含电路与程序代码，来了解如何与主机进行通信。 2.USB电源 在USB系统中，所有的集线器端口都可以与其相连的USB设备提供电源，且每个端口的最大输出电流一般为100mA或500mA。 USB电缆也包含了两根电源线Vss和GND，其电压标称值为+5V，但实际上这个电压可能会偏高或偏低一些。 USB设备既可以使用总线提供的电源，也可以使用单独的本地电源（如电池、插座等）。 1.3 USB的软件结构 在USB系统中只允许有一个主机，从开发人员角度看，它可被分成三个不同的功能块：客户软甲、系统软件和USB总线接口。 软件模块结构 USB的软