基于单片机USB通讯接口的硬件设计

基于单片机USB通讯接口的硬件设计

摘要：USB（Universal Serial Bus，即通用串行总线）是一种快速、双向、廉价、支持热插拔的通信接口，USB通信技术已在大多数数码电子产品中获得应用。本文设计了一种由Philips公司的PDIUSBD12芯片和AT89S51单片机等组成的USB通信接口电路，使PC机可以通过PDIUSBD12与单片机进行数据传输。

关键词：USB、MCU、PDIUSBD12、AT89S51、原理图、PCB

一 绪论

1.1 课题研究背景及意义

USB总线是通用串行总线(Universal Serial Bus)的简称。在早期的计算机系统上常用串口或并口连接外围设备。每个接口都需要占用计算机的系统资源（如I/O地址、DMA通道等）。无论是串口还是并口都是点对点的连接，一个接口仅支持一个设备。因此每添加一个新的设备，就需要添加一个ISA/EISA或PCI卡来支持，同时系统需要重新启动才能驱动新的设备。USB总线是INTEL、DEC、MICROSOFT、IBM等公司联合提出的一种新的串行总线标准，主要用于PC机与外围设备的互联。和传统的串并口相比USB总线具有低成本，使用简单，支持即插即用，易于扩展，应用范围广等特点，已被广泛地用在PC机及嵌入式系统上。USB接口还具有数据传输速率高，使用方便等特点。USB1.1协议规定的全速传输速率为12Mbit/s，而USB2.0协议所规定的高速传输速率为480Mbit/s，非常适合有大量数据传输的系统。但USB技术还不是很成熟，特别是高速设备。

通用串行总线是近年来应用在PC领域的新型接口技术，是一些PC大厂商，如Microsoft、Intel等为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信的标准，自1995年在Comdex上亮相以来至今已广泛地为各PC厂家所支持。现在生产的PC几乎都配备了USB接口，Microsoft的Windows98、NT以及MacOS、Linux、FreeBSD等流行操作系统都增加了对USB的支持USB是应用在PC领域的新型接口技术。目前USB数据总线已经在各种计算机中得到普及，并成为计算机的标准外设。

现在的USB生产厂商很多，几乎所有的硬件厂商都有USB的产品。USB控制器一般有两种类型：一种是MCU集成在芯片里面的，如Intel的8X930AX、CYPRESS的EZ-USB、SIEMENS的C541U以及MOTOLORA、National Semiconductors等公司的产品；另一种就是纯粹的USB接口芯片，仅处理USB通信，如PHILIPS的PDIUSBDII(IC接口)、PDIUSBPIIA、PDIUSBDI2(并行接口)，NationalSemiconductor的USBN9602、USBN9603、USBN9604等。前一种由于开发时需要单独的开发系统，因此开发成本较高；而后一种只是一个芯片与MCU接口实现USB通信功能，因此成本较低，而且可靠性高。它是由Compaq、Hp、Intel、Lucent(朗讯)、Microsoft、NEC和Philips七家公司联合推出的新一代