USB應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例詳解

前言

　　USB是一種新型的計(jì)算機(jī)總線接口技術(shù)，目前在消費(fèi)電子產(chǎn)品以及智能測(cè)控等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。USB全稱(chēng)為Universal Serial Bus（通用串行總線），其使得計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備的連接十分方便。目前，很多設(shè)備都開(kāi)始采用USB接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、打印機(jī)等。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，也越來(lái)越多地采用USB技術(shù)，如高速LJSB數(shù)據(jù)采集等。目前LISB接口大有取代其他老式接口的趨勢(shì)。因此，掌握USB接口的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是非常必要的。　　為了便于廣大電子設(shè)計(jì)者能夠掌握USB接口的知識(shí)以及USB接口的設(shè)計(jì)方法，本書(shū)詳細(xì)介紹了新型USB總線接口的協(xié)議、工作原理以及程序設(shè)計(jì)。另外，本書(shū)中還以大量篇幅，全面詳細(xì)地介紹了在各種應(yīng)用場(chǎng)合下USB的設(shè)計(jì)實(shí)例。學(xué)完本書(shū)后，讀者可以全面地掌握USB接口的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)?！　”緯?shū)的特點(diǎn)　　1．覆蓋USB所有技術(shù)方面　　為了便于讀者學(xué)習(xí)，本書(shū)內(nèi)容涉及USB工作原理、電路制板、固件編程、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等多個(gè)環(huán)節(jié)。讀者通過(guò)本書(shū)，可以完整掌握USB設(shè)備開(kāi)發(fā)的每個(gè)環(huán)節(jié)和過(guò)程。同時(shí)，本書(shū)結(jié)合每個(gè)環(huán)節(jié)，都進(jìn)行實(shí)際分析，如第5章詳細(xì)介紹了常見(jiàn)的元器件封裝、焊接，并介紹了國(guó)內(nèi)常用的幾家USB芯片廠家的產(chǎn)品?！　?．遵循開(kāi)發(fā)流程　　由于USB開(kāi)發(fā)涉及不同的領(lǐng)域，所以為了便于讀者學(xué)習(xí)，每章內(nèi)容按照開(kāi)發(fā)流程和學(xué)習(xí)順序，嚴(yán)格劃分章節(jié)。例如，第11～27章每章都按照原理分析、芯片選型、電路設(shè)計(jì)、固件編程、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)進(jìn)行講解。讀者可以全面學(xué)習(xí)，也可以有重點(diǎn)地進(jìn)行跳躍閱讀。

內(nèi)容概要

　　USB接口是目前廣泛使用的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)。本書(shū)由淺入深、循序漸進(jìn)地講解了USB的基礎(chǔ)知識(shí)和USB設(shè)備開(kāi)發(fā)，并以豐富完整的實(shí)例，使讀者能夠更快、更好地掌握USB接口的原理及設(shè)計(jì)方法。　　本書(shū)分為3篇，共27章，全面詳細(xì)地講述了USB接口的原理、編程以及應(yīng)用實(shí)例。第1篇介紹了USB開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，包括USB設(shè)備配置、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備請(qǐng)求以及元器件和電路制板布局。第2篇介紹了USB的編程，包括如何構(gòu)建一個(gè)完整的USB接口開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及USB固件編程、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)。第3篇通過(guò)17個(gè)完整實(shí)例，詳細(xì)介紹了在不同的應(yīng)用場(chǎng)合下USB接口設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括了完整的電路圖和程序設(shè)計(jì)?！　”緯?shū)內(nèi)容全面、結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)例豐富。USB接口的初學(xué)者通過(guò)學(xué)習(xí)本書(shū)可以快速入門(mén)。本書(shū)對(duì)具有一定開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，也有很好的參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

第1篇 USB開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)篇　第1章 USB概述　　1.1 USB的產(chǎn)生　　1.2 USB總線特點(diǎn)　　1.3 USB的總線結(jié)構(gòu)　　1.4 USB的供電　　1.5 USB的開(kāi)發(fā)流程　　1.6 小結(jié)　第2章 USB的設(shè)備配置　　2.1 USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的描述符　　2.2 USB集線器的描述符　　2.3 HID設(shè)備描述符　　2.4 小結(jié)　第3章 USB的數(shù)據(jù)傳輸　　3.1 USB數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)介　　3.2 USB控制傳輸　　3.3 USB塊傳輸　　3.4 USB中斷傳輸　　3.5 USB同步傳輸　　3.6 小結(jié)　第4章 USB設(shè)備請(qǐng)求　　4.1 標(biāo)準(zhǔn)USB設(shè)備請(qǐng)求　　4.2 USB集線器類(lèi)請(qǐng)求　　4.3 HID設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求　　4.4 USB設(shè)備請(qǐng)求示例　　4.5 小結(jié)　第5章 器件識(shí)別和加工　　5.1 元器件的封裝　　5.2 元器件的焊接　　5.3 常用的USB接口芯片　　5.4 小結(jié)　第6章 電路制板布局　　6.1 印制電路板基礎(chǔ)　　6.2 印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)則　　6.3 高速USB接口的PCB設(shè)計(jì)　　6.4 小結(jié)第2篇 USB編程篇　第7章 構(gòu)建USB接口開(kāi)發(fā)環(huán)境　　7.1 USB固件開(kāi)發(fā)環(huán)境　　7.2 上位機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境　　7.3 USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)環(huán)境　　7.4 USB最小開(kāi)發(fā)系統(tǒng)　　7.5 USB軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境　　7.6 小結(jié)　第8章 USB固件編程　　8.1 USB設(shè)備配置描述符　　8.2 USB設(shè)備請(qǐng)求　　8.3 USB重列舉　　8.4 小結(jié)　第9章 USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)　　9.1 Windows下的USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)　　9.2 LabVIEW環(huán)境下的USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)　　9.3 通用USB驅(qū)動(dòng)概述　　9.4 INF文件簡(jiǎn)介　　9.5 Visual Studio 6.0環(huán)境下的通用USB驅(qū)動(dòng)　　9.6 Visual Studio 2005環(huán)境下的通用USB驅(qū)動(dòng)　　9.7 驅(qū)動(dòng)程序的安裝　　9.8 小結(jié)　第10章 上位機(jī)程序開(kāi)發(fā)　　10.1 Visual C++讀寫(xiě)USB設(shè)備　　10.2 Visual C#讀寫(xiě)USB設(shè)備　　10.3 LabVIEW讀寫(xiě)USB設(shè)備　　10.4 小結(jié)第3篇 USB應(yīng)用實(shí)例篇　第11章 使用EEPROM進(jìn)行USB列舉　　11.1 EZ-USB FX2LP的啟動(dòng)模式概述　　11.2 EEPROM引導(dǎo)USB啟動(dòng)電路　　11.3 USB固件程序設(shè)計(jì)　　11.4 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)　　11.5 主機(jī)程序設(shè)計(jì)　　11.6 小結(jié)　第12章 USB控制LED顯示實(shí)例　　12.1 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介　　12.2 USB控制LED顯示實(shí)例　　12.3 USB固件程序設(shè)計(jì)　　12.4 USB主機(jī)程序設(shè)計(jì)　　12.5 小結(jié)　第13章 USB控制LCD液晶顯示模塊　　13.1 液晶顯示模塊概述　　13.2 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器　　13.3 液晶顯示控制器指令集　　13.4 液晶顯示電路原理圖　　13.5 固件程序設(shè)計(jì)　　13.6 主機(jī)程序設(shè)計(jì)　　13.7 小結(jié)　第14章 USB鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)　　14.1 HID設(shè)備概述　　14.2 USB鍵盤(pán)設(shè)計(jì)實(shí)例　　14.3 小結(jié)　第15章 USB鼠標(biāo)程序設(shè)計(jì)　　15.1 USB鼠標(biāo)硬件概述　　15.2 電路原理圖　　15.3 固件程序設(shè)計(jì)　　15.4 功能實(shí)現(xiàn)代碼　　15.5 HID設(shè)備請(qǐng)求處理　　15.6 USB鼠標(biāo)描述符　　15.7 小結(jié)　第16章 USB控制D/A轉(zhuǎn)換輸出實(shí)例　　16.1 D/A轉(zhuǎn)換概述　　16.2 高速D/A轉(zhuǎn)換芯片AD558　　16.3 電路原理圖　　16.4 固件程序設(shè)計(jì)　　16.5 主機(jī)程序設(shè)計(jì)　　16.6 小結(jié)　第17章 USB控制A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集實(shí)例　　17.1 A/D轉(zhuǎn)換器概述　　17.2 通道電壓型A/D轉(zhuǎn)換器MAX197　　17.3 USB模擬電壓采集實(shí)例　　17.4 USB固件程序設(shè)計(jì)　　17.5 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)　　17.6 小結(jié)　第18章 USB的RAM測(cè)試實(shí)例　　18.1 EZ-USB FX2LP的存儲(chǔ)器　　18.2 USB的RAM測(cè)試電路原理圖　　18.3 固件程序設(shè)計(jì)　　18.4 小結(jié)　第19章 USB讀寫(xiě)I2C總線EEPROM　　19.1 I2C總線概述　　19.2 電路原理圖　　19.3 固件程序設(shè)計(jì)　　19.4 主程序設(shè)計(jì)　　19.5 小結(jié)  第20章 USB讀寫(xiě)Microware串行EEPROM　　20.1 Microware串行總線概述　　20.2 Microware串行總線接口的EEPROM存儲(chǔ)器　　20.3 電路原理圖　　20.4 固件程序設(shè)計(jì)　　20.5 主程序設(shè)計(jì)　　20.6 小結(jié)  第21章 USB控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302　　21.1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302概述　　21.2 電路原理圖　　21.3 固件程序設(shè)計(jì)　　21.4 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)　　21.5 小結(jié)　第22章 USB采集單總線溫度傳感器DS18S20　　22.1 單總線概述　　22.2 單總線溫度傳感器DS18S20　　22.3 電路原理圖　　22.4 固件程序設(shè)計(jì)　　22.5 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)　　22.6 小結(jié)　第23章 USB打印機(jī)控制實(shí)例　　23.1 CH375A接口芯片　　23.2 CH375A指令　　23.3 CH375A接口方式　　23.4 USB打印機(jī)控制實(shí)例　　23.5 程序設(shè)計(jì)　　23.6 小結(jié)　第24章 USB接口充電器實(shí)例　　24.1 鋰電池及其充電概述　　24.2 智能充電管理芯片MAX1898　　24.3 USB接口充電器實(shí)例　　24.4 固件程序設(shè)計(jì)　　24.5 小結(jié)　第25章 USB轉(zhuǎn)RS-232串口實(shí)例　　25.1 CH341簡(jiǎn)介　　25.2 CH341串口工作方式　　25.3 CH341打印口工作方式　　25.4 CH341并口工作方式　　25.5 CH341功能配置　　25.6 USB轉(zhuǎn)RS-232串口實(shí)例　　25.7 小結(jié)　第26章 U盤(pán)設(shè)計(jì)實(shí)例　　26.1 Nand-Flash存儲(chǔ)器　　26.2 基于Nand-Flash的文件系統(tǒng)　　26.3 Nand-Flash控制器　　26.4 U盤(pán)設(shè)計(jì)實(shí)例　　26.5 小結(jié)　第27章 LabVIEW下的USB數(shù)據(jù)采集實(shí)例　　27.1 Slave FIFO模式簡(jiǎn)介　　27.2 Slave FIFO的固件設(shè)計(jì)　　27.3 電路原理圖　　27.4 固件程序設(shè)計(jì)　　27.5 LabVIEW程序設(shè)計(jì)　　27.6 小結(jié)

章節(jié)摘錄

　　USB設(shè)備的省電模式通過(guò)供電保持來(lái)實(shí)現(xiàn)，將USB設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)。供電保持采用的是一種軟件控制的方式。USB設(shè)備在掛起狀態(tài)下，其電流消耗最低。在USB協(xié)議中，支持設(shè)備的選擇掛起和全部掛起兩種方式。選擇掛起和全部掛起分別適用于USB功能設(shè)備和USB集線器?！　　SB設(shè)備的選擇掛起：用于將某個(gè)USB設(shè)備掛起，進(jìn)入省電模式。這種方式適用于單個(gè)USB設(shè)備的場(chǎng)合?！　　と繏炱穑河糜趯⑺蠻SB設(shè)備掛起，實(shí)現(xiàn)USB系統(tǒng)最小的功率消耗。這種方式適用于USB集線器，可以將USB集線器上的USB設(shè)備全部掛起。　　USB協(xié)議中通過(guò)電源管理來(lái)實(shí)現(xiàn)USB功能設(shè)備和USB集線器的掛起，下面就分別介紹這兩種設(shè)備對(duì)掛起的響應(yīng)。　　1．USB功能設(shè)備的掛起　　在USB協(xié)議中規(guī)定，如果USB功能設(shè)備在3ms內(nèi)沒(méi)有任何總線活動(dòng)，則該USB功能設(shè)備便將自動(dòng)進(jìn)入掛起狀態(tài)。在掛起狀態(tài)下，USB功能設(shè)備遵循如下的規(guī)則：　　·USB功能設(shè)備保持掛起前的狀態(tài)，包括寄存器信息、變量信息等；　　·USB功能設(shè)備在掛起狀態(tài)下需要不超過(guò)500μA的電流來(lái)維持當(dāng)前USB狀態(tài)；　　·USB功能設(shè)備在掛起狀態(tài)下支持遠(yuǎn)程喚醒功能，可以通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)使USB功能設(shè)備脫離掛起狀態(tài)，從而恢復(fù)正常運(yùn)行?！　?．USB集線器的掛起　　在USB協(xié)議中規(guī)定，如果USB集線器在3ms內(nèi)沒(méi)有任何總線活動(dòng)，則該USB集線器設(shè)備將自動(dòng)進(jìn)入掛起狀態(tài)。此時(shí)，如果該USB集線器的下行端口連接有USB功能設(shè)備，則所有連接的USB功能設(shè)備將一同進(jìn)入掛起狀態(tài)。也就是說(shuō)，USB集線器進(jìn)入全部掛起狀態(tài)。

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