电源技术应用　 闫军虎

        摘　要：以EZ-USB AN2131QC为基础，描述了USB总线的网络结构和数据传送方式，介绍了AN2131QC的硬件开发和块传输的软件设计，为以后的USB总线控制设备打下基础。

        关键词：USB总线；USB外设；端点；管道；令牌；固件程序

        目前USB总线的芯片种类很多，主要有两种：一种是CPU集成USB控制器，例如EZ-USB AN2131，C8051F320 等；另一种是专用控制器，例如ISP1581，PDIUSB12，USB9602等。两者的选择主要是取决于USB外围设备的功能。本文主要以Cypress公司的AN2131QCL来说明USB控制设备的开发。

        1　USB总线的网络配置

        在USB总线网络中，只能有一个主机，一个主机通过USBHUB最多可以扩展127个USB外围设备。如果不通过HUB，那么USB总线的传输距离最好不超过5 m。图1是USB总线网络图。

        从数据的传输流程可以知道，两个计算机无法直接通过USB总线进行通信。

        2　AN2131QC的主要特点

         AN2131QC是基于USB1．1的外设通信控制芯片，主要特点：

        （1）四时钟周期的8051内核。

        （2）2个快速存储器到存储器的数据传送指针。

        （3）扩展的中断，包含有多个USFB数据传输中断。        

        （4）8 k内部RAM，用于存放程序和数据，支持外部存储器。

        （5）灵活的固件程序升级。

        （6）32个输入输出管道，其中同步传输支持1 024 B长度数据传输。

        （7）多种固件程序引导方式，方便的固件程序升级办法。

        3　AN2131QC的数据传送方式

        USB总线的数据传送是通过管道（PipLine）来完成的，主机发送IN令牌和OUT令牌，完成信息输入或输出。不同于CAN总线的固定地址分配，所有USB外围设备接入到总线时，地址由主机随机分配。

        基于AN2131QC的设备接入主机后，信息交换是通过4种方式实现的：

        （1）控制传输方式

        主要作用是建立主机和USB外设之间的联系管道和USB外设的状态反映，不能用于传输信息数据。AN2131QC的端点0用于控制传输。

        （2）块传输方式

        主要用于传输长度不大于64个字节而且需要周期性传输的数据块，具有错误重发功能，可以动态地利用可获得的USB总路线带宽。

        （3）中断传输方式

        传输主式同块传输基本相同，但其主要用于发送或接收少量数据，而且并不经常进行传送的情况。AN2131QC的端点1～7可以进行块传输和中断传输。

        （4）同步传输方式

        可以一次传输长度不超过1 024 B的数据块，主要用于传输大批量的实时数据，例如音频数据，不支持错误重发。        

    4　AN2131QC的程序引导

        AN2131QC内部没有ROM，因此程序只能在上电复 位时从外部导入，主要为以下几个途径：

        （1）通过驱动程序，CYPRESS公司提供了工具将编译的固件HEX文件嵌入到驱动程序内，USB外围设备接入到总线后，主机自动将固件程序写入到EZ-USB内RAM，完成枚举和