AN2131QC芯片USB總線通信的開發

　　目前USB總線的芯片種類很多，主要有兩種：一種是CPU集成USB控制器，例如EZ-USB AN2131，C8051F320 等；另一種是專用控制器，例如ISP1581，PDIUSB12，USB9602等。兩者的選擇主要是取決于USB外圍設備的功能。本文主要以Cypress公司的AN2131QCL來說明USB控制設備的開發。

　　1　USB總線的網絡配置

　　在USB總線網絡中，只能有一個主機，一個主機通過USBHUB最多可以擴展127個USB外圍設備。如果不通過HUB，那么USB總線的傳輸距離最好不超過5 m。圖1是USB總線網絡圖。

　　從數據的傳輸流程可以知道，兩個計算機無法直接通過USB總線進行通信。

　　2　AN2131QC的主要特點

　　 AN2131QC是基于USB1．1的外設通信控制芯片，主要特點：
　　（1）四時鐘周期的8051內核。
　　（2）2個快速存儲器到存儲器的數據傳送指針。
　　（3）擴展的中斷，包含有多個USFB數據傳輸中斷。　　
　　（4）8 k內部RAM，用于存放程序和數據，支持外部存儲器。
　　（5）靈活的固件程序升級。
　　（6）32個輸入輸出管道，其中同步傳輸支持1 024 B長度數據傳輸。
　　（7）多種固件程序引導方式，方便的固件程序升級辦法。

　　3 AN2131QC的數據傳送方式

　　USB總線的數據傳送是通過管道（PipLine）來完成的，主機發送IN令牌和OUT令牌，完成信息輸入或輸出。不同于CAN總線的固定地址分配，所有USB外圍設備接入到總線時，地址由主機隨機分配。

　　基于AN2131QC的設備接入主機后，信息交換是通過4種方式實現的：

　　（1）控制傳輸方式

　　主要作用是建立主機和USB外設之間的聯系管道和USB外設的狀態反映，不能用于傳輸信息數據。AN2131QC的端點0用于控制傳輸。

　　（2）塊傳輸方式

　　主要用于傳輸長度不大于64個字節而且需要周期性傳輸的數據塊，具有錯誤重發功能，可以動態地利用可獲得的USB總路線帶寬。

　　（3）中斷傳輸方式

　　傳輸主式同塊傳輸基本相同，但其主要用于發送或接收少量數據，而且并不經常進行傳送的情況。AN2131QC的端點1～7可以進行塊傳輸和中斷傳輸。

　　（4）同步傳輸方式

　　可以一次傳輸長度不超過1 024 B的數據塊，主要用于傳輸大批量的實時數據，例如音頻數據，不支持錯誤重發。　　

　　4 AN2131QC的程序引導

　　AN2131QC內部沒有ROM，因此程序只能在上電復 位時從外部導入，主要為以下幾個途徑：

　　（1）通過驅動程序，CYPRESS公司提供了工具將編譯的固件HEX文件嵌入到驅動程序內，USB外圍設備接入到總線后，主機自動將固件程序寫入到EZ-USB內RAM，完成枚舉和重枚舉。
（2）通過外部I2CE2PROM。將固件HEX文件通過“HEX2BIX-I-B2(TARGET).IIC(SOURCE).HEX”命令轉換成IIC文件，用編程器或者“控制面板程序”寫入到I2C器件。I2 C器件選用24LC64A或者24AA64，將其 A0管腳上拉到高電平，A1，A2接地。
　　（3）采用外部FLASHIROM和RAM。固件程序如果大于4 k，那么就要考慮用這種方式，注意EA上拉到高電平。

　　5 AN2131QC的電路配置

　　主機向外圍USB設備提供的最大電流是500 mA，因此當USB外圍設備電流消耗超過500 mA時，需外接電源。AN2131QC的工作電壓是3．3 V，可以通過LDO芯片將5 V轉換成3．3 V。

　　AN2131QC芯片的電路原理如圖2所示，其中有幾點要說明：
　　（1）芯片的5，6，13，14，72腳通過一個1 kΩ電阻接地，主要用于上電測試。
　　（2）無論I2C總線是否外接有器件，SCL和SDA管腳都應通過2．2 kΩ的電阻上拉。
　　（3）不能讓WAKEUP管腳懸空。
　　（4）將USB＋和USB－通過2個24Ω電阻接到D＋和D－，可以抑制虛噪聲信號和限制環流。