USB闪存盘与PIC微控制器的简单方案及设计电路图

编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子USB闪存盘与闪存盘与闪存盘与闪存盘与PIC微控制器的简单方案及设计电路图微控制器的简单方案及设计电路图微控制器的简单方案及设计电路图微控制器的简单方案及设计电路图今日USBUSBUSBUSB装置几乎无所不在，市面上充斥着各式各样的USB闪存盘和各种USB外围装置，由于这些装置大多是属于USBSlave，应用领域也就局限在PC市场。近来USB闪存盘的价格快速滑落，刺激出新的应用，如何在原有产品上使用USB闪存盘成为许多公司的难点。想要在8与16161616位微控制器中增加USBHost的功能，设计过程、成本与功耗便成为了重要的考量因素。部份原因源自于这类系统使用的嵌入式控制器，目前尚缺乏适合的接口、资源、以及效率来连结USBHost控制器。在此应用范例中，将以VinculumVNC1L智能型USBHost桥接器ICICICIC做为一个例子，说明如何为系统控制器PIC16F688PIC16F688PIC16F688PIC16F688增加一个USB2.0全速连结埠。使这个系统能连结USB闪存盘，并能在耗用最少的设计时间与资源下完成设计。VNC1L简介VNC1L为Vinculum家族的第一颗芯片。此智能型USBHost桥接器采用客制化的处理器，并搭配两个加速数据传输数据传输数据传输数据传输的直接内存内存内存内存存取(DMADMADMADMA)引擎及一个32位数值协同处理器，以达到最高的文件操作效率-且全部整合于一内置64Kbyteflashflashflashflash、以及4Kbyte内部数据SRAM的单一芯片中。Vinculum家族锁定嵌入式USB控制器市场，这类产品仅需少量外部支持组件。Vinculum家族核心的主要特点之一，就是其程序代码长度明显短于一般微控制器实现该功能代码的长度，而降低核心程序代码的资源后，将可使更多功能能得以收纳至芯片内部的e-Flash内存中。VNC1L可处理整个USB协议并内建12121212MHz到48484848MHz的时钟。这些特性恰巧与PIC嵌入式系统形成互补。图1为此系统之架构说明，其利用VNC1L连结一个小型PIC16F688微控制器及USBType“A”连结器，进而可连接USB闪存盘。设计说明此PIC16F688为系统控制器，由其通用I/O引脚(9、10101010、11111111引脚上的RC1、RC0RC0RC0RC0、RA2RA2RA2RA2)来取得传感器传感器传感器传感器或其它其它其它其它来源的数据，并转换数据格式且将串流格式数据写入USB闪存盘的文件中，指令与数据系通过TXDTXDTXDTXD(6号引脚)传送至VNC1LRXD(32号引脚)。VNC1L可处理FATFATFATFAT12/16/32文件系统和储存在USB闪存盘的数据。VNC1L通过28号针脚的USB2DP和29号针脚的USB2DM与USB闪存盘进行通讯。通过相同的引脚，数据能从USB闪存盘存取，并从VNC1LTXD(31313131号引脚)传送到PIC的RXD(5号引脚)，以供PIC程序使用。PIC16F688上的程序控制整个系统，此外，由PIC16F688发出的指令控制其与VNC1L之间的传输作业。VNC1L的标准程序会解读并执行来自PIC16F688的指令。以上只是系统的简单介绍，若欲完成整个设计还需要更多的资源，而这些组件尚须电源电源电源电源、控制时钟的石英晶体晶体晶体晶体以及程序设计。编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子运用PIC中第2与第3针脚的20MHz晶体，让UART接口能达到比115200200200200bit/s更高的的波特率(baudrate)，相对于使用内部8MHz振荡器最高仅能达到9600bit/s，因此其能提升系统效率。PIC程序把RC2RC2RC2RC2与RC3RC3RC3RC3I/O引脚模拟成RTS/CTCTCTCTS来与VNC1L的UART接口连接。此时，系统需要5伏特/250mA的额定电源，其中对于USB“A”连结器提供200mA电流电流电流电流，并为VNC1L提供25mA电流，另25mA电流则用以供电PIC16F688。VNC1L所要求的3.3伏电压由3.3vLDO稳压稳压稳压稳压器供应供应供应供应，其中尚有兼容5伏的IOIOIOIO口，能使其连接至PIC，而不需电位切换器。针对低功耗应用，VNC1L在不使用时能切换至2mA休眠模式。如欲唤醒该组件，则可通过UART接口的响铃侦测(RI)引脚(38号引脚)达成;若其已连接至RXD线路，如图中所示，则可通过接续的伪指令来唤醒该组件。此设计同样包含一个双色状态LEDLEDLEDLED指示灯指示灯指示灯指示灯，其由16与18号引脚供电。当成功登录USB闪存盘及存取文件系统时，系统便将提出显示。VNC1L程序VNC1L内部固化有标准的程序，名为VDAP(VinculumDiskandPeripheral)，该程序能解读从PIC传来的指令。这些指令类似DOS指令，如DIRDIRDIRDIR、RD、以及WR等等。指令集亦支持单一字节的hex指令，更适合由微处理器进行控制。而收录于PIC程序中的VDAP指令可用来控制USB闪存盘的存取作业。典型的指令顺序为建立文件、读/写数据至文件，之后关闭文件。VNC1L与PIC程序开发此设计含有两个烧录程序的接头，各个接头分别支持器件所需要的开发环境。在产品设计环境中，每个器件可在焊上印刷电路板前被预先烧录，因此不需接头与jumpers。在正常运作模式中，J1与J2应接上，其它jumpers应为开路状态。VNC1L在烧录时需移除J1与J2的jumpers，以隔离VNC1LUART的输入端和PIC输出端。之后先切断5伏特电源，然后将TTL-232232232232R-3V3V3V3V3线连结至H2。通过已安装的VPROG程序工具，把线路的USB端连结到PC，之后接上J4jumper，将VNCL1A的PROG#引角拉低，让J3暂时短路以重设器件，并切换至烧录模式。完成烧录后，并请将jumpers设定回复至运作模式。PIC的烧录接头需连结至器件的RA0RA0RA0RA0、RA1RA1RA1RA1、以及MCLR#引脚，5伏特烧录电压/电源则通过接头传送至组件。待切断5伏特电源后，再对PIC微控制器进行烧录。接头应连结至如PICKit2等标准PIC开发环境，以便利用MicrochipMicrochipMicrochipMicrochip的除错与下载工具。编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子编辑者编辑者编辑者编辑者:深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子深圳市朋越电子FTDI在网站上提供了一个PIC的范例程序。在这个C范例程序中，PIC将等待USB闪存盘被侦测出，然后开启一个名为hello.txt的档案。“HelloWorld”字符串以及换行指令码和linefeed字符将被写入文件，待关闭文件后，USB闪存盘便可移除。FTDI的VinculumVNC1L是一个容易使用、容易设计的智能型USBHost桥接器，使得低成本微控制器可轻易地增加USB2.0低/全速的USB接口。在电源方面，VinculumVNC1L仅在USB接口增加少于10%的消耗。类似DOS的指令集，让传输的数据能在微控制器环境中轻易进行编写与除错，伴随着简易的硬件周边则大大地减轻工程师的负担，为嵌入式系统提供一个USB主控端设计方案不再是件艰难的工作。这使得低成本、高普及率的USB闪存盘能作为系统的储存媒体，并能提供现场升级软件之功能。在本文讨论范围外，值得附带一提的是，除了高容量储存装置以外，VNC1L还能用来连结许多其它USB外围装置。朋越电子经营IC产品展示平台【】