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基于FT245BM的快速USB接口设计 第33卷第3期 2007年3月 电子工鏖师 ELECTR0NICENGINEER Vo1.33No.3 Mar.2007 基于FT245BM的快速USB接口设计 徐锋 (无锡职业技术学院自动控制与电子工程系,江苏省无锡市214121) 摘要:常规的USB接17电路设计涉及较多的知识,需要花费一定的时间和精力,而基于 FT245BM的USB接口设计则给出了一种新的USB快速设计方案.在简单介绍FT245BM芯片工作原 理和功能的基础上进行了USB接口硬件电路的设计,给出了具体应用电路图.并对微控制器端和计 算机端的USB接口控制软件进行了设计.针对芯片厂商提供的不同驱动程序,通过示例介绍了基于 两种驱动程序下的软件设计思路.该USB接口电路在实际应用中性能良好,能够满足数据传输要求. 关键词:USB;Fr245BM;动态链接库;软件设计 中图分类号:TP334.7 O引言 USB(通用串行总线)是一种新的数据通信接口方 式,它使得外围设备到计算机的连接更加高效,便利. USB接口不仅具有快速,即插即用,支持热插拔的特 点,而且能同时连接多达127个外部设备,可以有效地 解决Pc机外围接口不足的问题.目前USB这一接口 形式在微电子控制系统的设计中得到了广泛应用. 在近期参与开发的数控系统中,应客户要求需要 将USB接口引入到数控系统中.由于该USB数据通 信接口设计仅是系统设计的一个很小的部分,如果仍 采用传统的设计方法实现,那么将耗费较多的时间和 精力,而且最终也未必能获得理想的效果.为了摆脱 常规USB数据接口设计的难度,加快系统开发进程, 我们引入了基于Fr245BM的快速USB接口设计,使 系统开发节奏加快,保证整套系统设计周期的缩短. 1FT245BM芯片简介 ~W245BM是FTDI(FutureTechnologyDevicesIntl Ltd)公司的多种快速USB通信接口解决方案之一. 它无需编写片内固件程序,上层Pc机则使用FTDI公 司提供的官方驱动程序.Fr245BM芯片的主要功能 是在内部硬件逻辑的作用下实现USB串行数据格式 与并行数据格式的双向转换.Pc机通过USB接口与 Fr245BM进行数据交换,Fr245BM则通过并行方式与 下位微控制器通信.~”25BM芯片引脚见图1. 该芯片有如下特点: 单芯片实现USB与并行FIFO缓冲区的双向数据 传输;FTDI公司提供VCP(虚拟串行口)和D2XX两种 收稿日期:2006-08.18;修回日期:2006—10.13. 驱动程序,使用D2XX驱动程序能获得更好的数据传 输性能,传输速率最大可达1MB/s;通过简单的四线 握手信号与MCU,CPLD,FPGA等逻辑器件接口;完整 的片内USB协议解决方案,无需底层固件的编程;完 全兼容USB1.1,USB2.0协议;)附加的EEPROM接 口可定制USB接口设备. l;ll《l昌山《《××gt;凸 薹 图1FT245BM芯片引脚 2USB接口的硬件设计 由USB设计规范可知,USB设备有总线供电和自 供电两种方式.考虑到开发的数控系统并不属于移动 应用,无需通过总线供电方式来供给芯片工作所需电 源,因此采用自供电方式进行设计.采用自供电方式 的基于~”245BM的USB接口电路原理如图2所示. Fr245BM通过8位并行数据口D[0..7]和4位 读写状态/控制口RXF#,TXE#,RD#,WR实现与微控 制器交换数据,而Pc机与Fr245BM间通过USB总线 传输数据.可选的外部EEPROM用于存储USB设备 的特定信息,可以通过EECS,EESK,EEDATA来完成 数据写入和读出.由于设计采用自供电的方式,为防 . 59. ? 计算机与自动化技术?电子工蠢师2007年3月 止USB主机或USBHUB(集线器)控制器在断电情况 下USB接口设备将电流灌入USB总线(USB主机或 USBHUB控制器将突然上电而可能导致损坏),在 USBDP的上拉电路中加入检测USB总线电流的NPN 型晶体管2N3904.当总线有电时,2N3904饱和导通, USBDP通过1.5kll电阻上拉至RSTOUT#3.3V,USB 数据通信正常进行;当USB总线失电时,2N3904因基 极无电流而截止,阻止电流由RSTOUT#进入USB总 线,可有效防止USB主机的突然上电. 图2USB接口电路原理 3USB接口的软件设计 USB接口软件是配合接口硬件实现USB数据的 高效快速传输,包括微控制器端和Pc端两部分. 3.1微控制器端软件的设计 微控制器通过b3”245BM提供的数据和控制接口 实现数据的交换. 读操作时序见图3.当RXF#为低,表示当前 FIFO接收缓冲区内有数据,可以执行读