嵌入式应用中的USB主设备功能
嵌入式应用中的usb主设备功能
usb已经成为设备和pc之间通信的标准方式，从通用设备（如闪存设备和鼠标）到专用设备，该标准几乎完全替代了其他的串行通信协议。
usb外围设备彼此之间不能相互通信，它们只能与具有控制总线能力的usb主设备通信。直到最近，也只有pc具有主设备能力。但目前，许多微控制器也具有了嵌入式usb主设备的功能，这使得嵌入式应用可以连接更加广泛的usb外围设备。
usb闪存驱动器是一种使用非常广泛的usb外围设备，它已经成为传递或存储大量数据的廉价介质，许多数据记录设备正是得益于它才得以发展。对于远程的长期数据记录，可以先采集，并存储在闪存驱动器中，然后带回到方便分析处理的地方。
图1 具有嵌入式usb主设备功能的微控制器pic24fj256gb1
闪存驱动器也可以用于向pc中传输高速时间相关数据。pc是极好的数据分析工具，但实时能力有限。相反，嵌入式应用特别适合实时数据采集，但数据分析能力通常很弱。嵌入式实时数据记录仪可以在闪存驱动器上存储数据，然后把数据传输到pc上分析，这样二者的优势都得到了充分的发挥。
嵌入式usb主设备的应用
开始嵌入式设计的首要任务之一是选择微控制器。为了使用闪存驱动器，微控制器就必须具有嵌入式usb主设备的能力。如果微控制器具有usb otg（on-the-go）或usb双角色（dual role）功能，如microchip公司的pic24fj256gb1微控制器，如图1所示，它也可以支持嵌入式usb主设备功能。usb外围设备，有时也称为usb设备模式，只能用作闪存驱动器等，而不能和其他usb外围设备通信。
其次，设计者应该确信能有完整的开发工具。至少也需要一个器件编程器（如果有一个调试器是最好的）和一个c语言编译器，因为嵌入式usb主设备和运行在微控制器中的程序往往是用c语言而不是用汇编语言编写的。
最后，设计者也应该了解哪些软件库是可以获得的，因为嵌入式设备发现闪存驱动器时的握手操作需要usb设备类、fat32文件系统和其他库的支持。从头开始设计支持嵌入式usb主设备的工作会需要数月的时间，而一个由经过认证的协议栈组成的方案可以节省相当多的时间。
为了使用闪存驱动器，嵌入式设备也需要一种usb海量存储类（mass storage class）设备的终端驱动程序、硬件命令行接口，以及文件系统接口。通常，具有2gb或更低存储空间的闪存驱动器使用fat16文件系统，而更大容量的闪存驱动器将使用fat32文件系统。
设计要求
一旦选定了微控制器，硬件设计就开始了。usb硬件设计需要遵循以下许多规则（详见www.microchip.com/usb）。
● 如果嵌入式主设备需要支持usb设备类，它对外围的供电就必须能够提供500ma的电流。
● 如果嵌入式主设备需要支持任何消耗电流超过100ma的设备，它也必须能够提供500ma的电流。
● 如果嵌入式主设备需支持消耗电流100ma或更低的设备，那么vbus电压限制就可以降低到4.4v。然而，如果嵌入式主设备需支持消耗电流超过100ma的设备，那么vbus电压限制是 4.75v，就和全功能主设备一样。
● 必须重新设计无须用户干预就可复位的过流保护机制。
● 从usb连接器到收发器之间的传输延迟必须在8ns之内。
● 嵌入式usb主设备在vbus上的电容必须大于120μf，而且usb otg设备在vbus上的电容必须为1.0〜6.8μf。
除以上规则外，也必须仔细考虑采用嵌入式usb主设备应用的用户接口。usb外围设备通常用在pc上，万一发生错误就可以提供详细的错误信息。如果led指示灯闪烁，用户能够知道连接失败了。usb规范也作了强制性的规定，经过认证的usb嵌入式主设备必须提供错误信息。换句话说，所有错误信息必须被明确地通知应用层，也就是告知用户。
usb设备认证
usb认证主要用于保证usb设备符合usb规范的要求。认证可以在各种独立的测试机构进行。一旦产品通过认证，生产商就被允许使用usb标志，但同样需要遵守额外的许可证限制（参考usb执行者论坛：http:// www.usb.org/developers/logo_license）。
产品也可以不通过usb认证而直接进行生产和销售。没有usb认证，生产商可以声明自己的产品支持usb，但他不能在设备或包装上的任何地方使用usb标志。通常，取得usb嵌入式主设备认证是不太难的。
通过usb通信
实现usb嵌入式主设备的一个最大挑战就是要和各种各样的usb外围设备通信。虽然不是所有的闪存驱动器产品都通过了认证，但是如果在嵌入式设备中一种闪存驱动器可以正常使用，而另一种没有任何原因就不能使用时，用户是不会高兴的。
如果闪存驱动器需要的上电时间是允许最大时间的两倍或一半，或由于主机以最大允许的速率轮询时闪存驱动器被锁住，以及因为闪存驱动器需要一种不同的scsi命令序列来建立通信等，这都不会有任何问题。但如果这样的闪存驱动器在主设备上不能运行，在pc上却可以正常使用，用户会批评这一主设备。因此，确保进行广泛的测试，与多种没有进行认证的usb外围设备进行通信，即使它只是一个拇指大的闪存驱动器或一根电缆。
虽然嵌入式usb主设备可以提供usb类级的支持，在进行设计和测试时，也应该考虑对特殊usb外围设备支持的限制，通过对vid（供应商id）和pid（产品id）的识别来保证产品能在设计的应用领域正常使用。这个id列表是指usb执行者论坛所发布的目标外围设备列表（tpl），它是为了获得嵌入式主设备认证所必须服从的检查项目列表。完整的otg认证实际上仅需要与tpl列表中的vid/pid标志的产品互操作。
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usb已经成为设备和pc之间通信的标准方式，从通用设备（如闪存设备和鼠标）到专用设备，该标准几乎完全替代了其他的串行通信协议。
usb外围设备彼此之间不能相互通信，它们只能与具有控制总线能力的usb主设备通信。直到最近，也只有pc具有主设备能力。但目前，许多微控制器也具有了嵌入式usb主设备的功能，这使得嵌入式应用可以连接更加广泛的usb外围设备。
usb闪存驱动器是一种使用非常广泛的usb外围设备，它已经成为传递或存储大量数据的廉价介质，许多数据记录设备正是得益于它才得以发展。对于远程的长期数据记录，可以先采集，并存储在闪存驱动器中，然后带回到方便分析处理的地方。
图1 具有嵌入式usb主设备功能的微控制器pic24fj256gb1
闪存驱动器也可以用于向pc中传输高速时间相关数据。pc是极好的数据分析工具，但实时能力有限。相反，嵌入式应用特别适合实时数据采集，但数据分析能力通常很弱。嵌入式实时数据记录仪可以在闪存驱动器上存储数据，然后把数据传输到pc上分析，这样二者的优势都得到了充分的发挥。
嵌入式usb主设备的应用
开始嵌入式设计的首要任务之一是选择微控制器。为了使用闪存驱动器，微控制器就必须具有嵌入式usb主设备的能力。如果微控制器具有usb otg（on-the-go）或usb双角色（dual role）功能，如microchip公司的pic24fj256gb1微控制器，如图1所示，它也可以支持嵌入式usb主设备功能。usb外围设备，有时也称为usb设备模式，只能用作闪存驱动器等，而不能和其他usb外围设备通信。
其次，设计者应该确信能有完整的开发工具。至少也需要一个器件编程器（如果有一个调试器是最好的）和一个c语言编译器，因为嵌入式usb主设备和运行在微控制器中的程序往往是用c语言而不是用汇编语言编写的。
最后，设计者也应该了解哪些软件库是可以获得的，因为嵌入式设备发现闪存驱动器时的握手操作需要usb设备类、fat32文件系统和其他库的支持。从头开始设计支持嵌入式usb主设备的工作会需要数月的时间，而一个由经过认证的协议栈组成的方案可以节省相当多的时间。
为了使用闪存驱动器，嵌入式设备也需要一种usb海量存储类（mass storage class）设备的终端驱动程序、硬件命令行接口，以及文件系统接口。通常，具有2gb或更低存储空间的闪存驱动器使用fat16文件系统，而更大容量的闪存驱动器将使用fat32文件系统。
设计要求
一旦选定了微控制器，硬件设计就开始了。usb硬件设计需要遵循以下许多规则（详见www.microchip.com/usb）。
● 如果嵌入式主设备需要支持usb设备类，它对外围的供电就必须能够提供500ma的电流。
● 如果嵌入式主设备需要支持任何消耗电流超过100ma的设备，它也必须能够提供500ma的电流。
● 如果嵌入式主设备需支持消耗电流100ma或更低的设备，那么vbus电压限制就可以降低到4.4v。然而，如果嵌入式主设备需支持消耗电流超过100ma的设备，那么vbus电压限制是 4.75v，就和全功能主设备一样。
● 必须重新设计无须用户干预就可复位的过流保护机制。
● 从usb连接器到收发器之间的传输延迟必须在8ns之内。
● 嵌入式usb主设备在vbus上的电容必须大于120μf，而且usb otg设备在vbus上的电容必须为1.0〜6.8μf。
除以上规则外，也必须仔细考虑采用嵌入式usb主设备应用的用户接口。usb外围设备通常用在pc上，万一发生错误就可以提供详细的错误信息。如果led指示灯闪烁，用户能够知道连接失败了。usb规范也作了强制性的规定，经过认证的usb嵌入式主设备必须提供错误信息。换句话说，所有错误信息必须被明确地通知应用层，也就是告知用户。
usb设备认证
usb认证主要用于保证usb设备符合usb规范的要求。认证可以在各种独立的测试机构进行。一旦产品通过认证，生产商就被允许使用usb标志，但同样需要遵守额外的许可证限制（参考usb执行者论坛：http:// www.usb.org/developers/logo_license）。
产品也可以不通过usb认证而直接进行生产和销售。没有usb认证，生产商可以声明自己的产品支持usb，但他不能在设备或包装上的任何地方使用usb标志。通常，取得usb嵌入式主设备认证是不太难的。
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虽然嵌入式usb主设备可以提供usb类级的支持，在进行设计和测试时，也应该考虑对特殊usb外围设备支持的限制，通过对vid（供应商id）和pid（产品id）的识别来保证产品能在设计的应用领域正常使用。这个id列表是指usb执行者论坛所发布的目标外围设备列表（tpl），它是为了获得嵌入式主设备认证所必须服从的检查项目列表。完整的otg认证实际上仅需要与tpl列表中的vid/pid标志的产品互操作。
说到机海战术，如今运用的最成熟的非华为莫属
什么是均衡控制技术呢？为什么能提高动力电池的续航能力呢？
继电器的介绍和在使用时应该注意的六点详细资料概述
关于GPS接收机灵敏度的分析
什么是瓦斯保护_有哪些优缺点
嵌入式应用中的USB主设备功能
电气火灾监控系统在煤矿高层公寓中的应用
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