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悍马1788USB学习笔记
openmcu889 发表于 2016/12/23 15:47:49 1470 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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LPC1788—USB学习 第一章；开发板和PC实现连接 第一篇：了解硬件 本开发板是基于NXP的LPC1788FBD208基础上研发的一款开发板。LPC1788内部集成ARM Cortex-M3微控制器，是NXP 半导体针对各种高级通讯，高质量图像显示等应用场合而设计的一款具有高集成度的SOC。居然是针对各种高级通讯，那么学习USB那就是可以的。 USB电路图如下图
图（1—1—1）
如果想要开发USB Device需要把J19和J20两个拨码开关的“1”和“2”接通，使USB的D2-和D2+连接到J16的USB Device接口。下面的J17是USB主机的，有人就会问现在学USB Device把USB Host电路图贴出来干嘛啊！不急等下我们就会说到，现在先不用管它。
第二篇：USB基础知识
当我们每次用到带有USB接口的设备感觉就是两个字“方便”。拿到USB数据线两头一插就OK。现在我们就从把数据线插入电脑的那一瞬间开始说起。那些什么同步啊拓扑结构啊啥的先抛开，嫩得我们费脑子胡思乱想，到后来想了半天不知道干嘛。
有细心的朋友可能都看到图（1—1）电路图，USB Device和USB Host两个电路的不同，在USB Device电路中D2+的线上连接了一个1.5K电阻经过了一个三级管Q1道3.3V（高电平），而在USB Host电路中D2-和D2+上各经过了一个10K的电阻到地（低电平）。我们电脑上的USB接口就是USB Host，内部电路就和上图的USB Host类似。当我们把USB Device插入到电脑时，电脑上的USB接口就会有一个5V电压给我们的USB Device让USB Device内部硬件初始化，而内部的硬件就会从USB_CONNECT2输出一个信号给三极管Q1让三极管导通把USB Device上D2+拉为高电平，这时电脑上USB Host上D2+由原来的低电平也变为高电平。这时在电脑上就会检测到发现新硬件，而且是一个无法正常运行的设备，如图1—2—1。这设备管理器中的通用串行总线控制器会出现一个未知设备，如图1—2—2。
图（1—2—1）
图（1—2—2）
这个过程当中主机检测到有设备插入就会向设备发送一些数据，而这些数据是设备刚插入主机时主机所要设备描述符的控制传输。现在我们的设备没有任何驱动程序来响应“组织的号召”，所以我们的“中央”就不知道如何来加载主机驱动来管理我们的设备，“中央”就会把它拉入黑名单说，硬件安装出现问题，设备不能正常运行，所以在设备管理器中就冒出了一个未知设备。在未知设备上点右键属性，在详细信息选项卡中会看到VID和PID都是0。如图2—3a，图2—3b是枚举成功的大容量存储设备。
图（1—2—3a） 图（1—2—3b）
第三篇：软件配置
我们来看一下程序在悍马1788是如何实现连接的。工程创建不讲述。
/**********************************************************************
函数功能；主函数
函 数 名；main
函数参数；无
函数返回；无
***********************************************************************/
int main (void)
{
debug_frmwrk_init(); /*串口调试初始化，
用于打印调试信息
和主机发给开发板
的数据还有开发板
发给主机的数据。*/
print_menu(); //打印字符串。
USB_Init(); // 初始化USB
USB_SetDevCondition(DEV_CON); // 链接USB
while (1)
{
;
}
}
看起来好像很简单，main函数里面关于USB的代码就两行。现在我们就来看下USB_Init();
/**********************************************************************
函数功能；初始化USB函数
函 数 名；USB_Init
函数参数；无
函数返回；无
***********************************************************************/
void USB_Init (void)
{
PINSEL_ConfigPin ( 0, 31, 1); //P0.31管脚设置为USB_D2+的功能
PINSEL_ConfigPin ( 0, 14, 3); //P0.14管脚设置为USB_CONNECT2功能
CLKPWR_ConfigPPWR (CLKPWR_PCONP_PCUSB, ENABLE); //配置USB时钟/电源
LPC_USB->USBClkCtrl = 0x1A; /*USB时钟控制寄存器，
它控制了AHB、端口选
择寄存器、设备时钟，
这些时钟的使能和失能。*/
while ((LPC_USB->USBClkSt & 0x1A) != 0x1A); /*USBClkSt 寄存器是
时钟状态寄存器，检查
是否设置为0x1A。*/
LPC_USB->StCtrl = 0x3; //端口选择寄存器我们用的USB2所以是就是0x3
}
在初始化函数里面就只有USB_D2+和USB_CONNECT2引脚被配置了，而USB_D2-和VBUS没有配置。我们来看下LPC1788Data Sheet里对USB Device的管脚描述。
VBUS引脚描述的大概意思是，VBUS是一个输入状态，在没有IOCON寄存器，它的内部是上拉的。反正大概意思就是这样。如果是上拉那么它就可以触发内部的硬件。为了程序的简单我们就不对它进行配置。VBUS可以不管那USB_D2-咋不配置呢？现在来看一下原理图，如图2—4。
图（1—2—4）
这个管脚是默认为USB_D2-，可以不用配置。LED管脚也不用配置，应为我们没有用到LED灯。
接下来就是USB基本配置用库函数的CLKPWR_ConfigPPWR (CLKPWR_PCONP_PCUSB, ENABLE);来使能时钟和电源，下一行是USBClkCtrl寄存器配置，这个寄存器是USB时钟控制寄存器，它控制了AHB、端口选择寄存器、设备时钟，这些时钟的使能和失能，下面就是USBClkSt寄存器，这个寄存器是时钟状态寄存器，只是用来检测USBClkCtrl寄存器是否成功配置，还有一个是StCtrl寄存器，它是用来选择是用那一个USB端口，我们用的USB2看下数据手册，从寄存器里看设置为3是对的。
实现简单的连接功能，初始化这些就可以搞定。现在分析USB_SetDevCondition(DEV_CON)函数；
/**********************************************************************
函数功能；设置USB设备状态
函 数 名；USB_SetDevCondition
函数参数；con；DEV_CON 0x01连接位表示设备的当前连接状态。用于CONNECT输出
DEV_CON_CH 0x02连接发生改变
DEV_SUS 0x04挂起位表示当前的挂起状态
DEV_SUS_CH 0x08挂起位（DEV_SUS）的变化指示，
设备进入挂起状态、设备断开连接、 设备在其上行端口上接收到恢复信号， 会发生翻转
DEV_RST 0x10总线复位位
函数返回；无
***********************************************************************/
void USB_SetDevCondition(uint32_t con)
{
WrCmdDat(CMD_SET_DEV_STAT, DAT_WR_BYTE(con));
}
我们看到USB_SetDevCondition(DEV_CON);函数里面还调用了WrCmdDat(CMD_SET_DEV_STAT, DAT_WR_BYTE(con));函数这个函数是一个写命令数据函数。
/**********************************************************************
函数功能；写命令数据函数
函 数 名；WrCmdDat
函数参数；cmd；命令
val: 数据
函数返回；无
***********************************************************************/
void WrCmdDat (uint32_t cmd, uint32_t val)
{
LPC_USB->DevIntClr = 1<<4; /*DevIntClr寄存器是设备中断清除寄存器
写相应的位就会清除DevIntSt设备中断状态
寄存器相应位，应为我们要写命令，所以我
们要把命令代码寄存器为空中断标志位清除*/
LPC_USB->CmdCode = cmd; /*写入命令*/
while ((LPC_USB->DevIntSt & 1<<4) == 0); /*等待命令代码寄存器
为空中断标志位置位*/
LPC_USB->DevIntClr = 1<<4; /*清除中断*/
LPC_USB->CmdCode = val; /*写入数据*/
while ((LPC_USB->DevIntSt & 1<<4) == 0); /*清除中断*/
}
在写命令数据函数里DevIntClr 寄存器有很详细的注释，关键要看的就是CmdCode寄存器，下面就是CmdCode寄存器的描述。
/*命令格式
低八位保留。
8--15位是命令段，
0x02代表读、0x01代表写、0x05代表命令。
16--23位是多用途字段，
当命令阶段为0x05命令或0x02读时，该域包含着命令代码，
当命令阶段为0x01写状态时，该域包含着命令写数据。*/
现在来看第一次给CmdCode寄存器赋值，后面的注释是说，/*写入命令*/而我们的命令是这样定义的，如下代码。
#define CMD_SET_DEV_STAT 0x00FE0500 //FE设置设备状态，05命令
按照上面的命令格式分析。8—15位是命令段值是0x05说明代表的是命令，16—23位是就是命令代码了值是0xFE。现在看手册上说FE命令代表的是啥。
再看描述的时候一定要注意，上面写的Command: 0xFE, Data: write 1 byte
意思是，命令0xFE，数据写入一个字节，而写入的一个字节是下一次向CmdCode寄存器执行写数据时就可以操作0xFE命令所提供的功能，注释/*写入数据*/的那一行代码。就是我们要实现的连接功能，现在来看下定义的数据是多少！
#define DAT_WR_BYTE(x) (0x00000100 | ((x) << 16)) //x为要写入的数据，01写。
用前面说的命令格式分析就知道这条命令是写命令。在main函数中调用的USB_SetDevCondition(DEV_CON);函数的参数DEV_CON的定义是；
#define DEV_CON 0x01 //连接位表示设备的当前连接状态。用于CONNECT输出
这说明写入0xFE命令所提供功能的数据是0x01,对照前面0xFE提供的功能可以知道这就是让CONNECT输出低电平。这样就实现了D2+拉高了。
到此第一章的知识讲完。结合代码和数据手册可以更好的理解。不足之处还请多多指点。此帖会不断更新，以实现一个USB HID的整个过程。附件有实现本章的代码！
开发环境：集成开发环境μVision4 IDE版本4.60.0.0。
主机系统：Microsoft Windows XP。
开发平台：旺宝悍马1788开发板。
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