摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，USB接口已經(jīng)成為個(gè)人計(jì)算機(jī)上最重要的外部設(shè)備擴(kuò)展接口，在進(jìn)行USB外設(shè)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中需要編寫(xiě)其固件程序。在此對(duì)USB接口固件程序進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，在Keil C51軟件環(huán)境中，采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。介紹了固件程序的主要功能，給出了固件程序的流程、結(jié)構(gòu)和端點(diǎn)配置，并給出了重點(diǎn)地方的具體程序。該固件編寫(xiě)采用分層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且易于修改和測(cè)試，既增加了代碼的可讀性，又增加了程序的通用性和移植性。
關(guān)鍵詞：PDIUSBD12；USB；固件程序；分層結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)USB外設(shè)的時(shí)候，開(kāi)發(fā)者主要需要編寫(xiě)3部分的程序：固件程序、USB驅(qū)動(dòng)程序和客戶(hù)端應(yīng)用程序。當(dāng)把設(shè)備連接到主機(jī)上(USB連接線插入插孔)時(shí)，上位機(jī)可以發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，然后建立連接。因此，編寫(xiě)固件程序的一個(gè)最主要的目的就是讓W(xué)indows可以檢測(cè)和識(shí)別設(shè)備。固件程序可以在Keil C51軟件環(huán)境中，用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，KeilC51軟件提供了大量的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，使用的是全Windows界面，具有方便實(shí)用的特點(diǎn)。另外，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。因此，本文考慮采用此方法開(kāi)發(fā)PDIUSBD12芯片的USB固件程序。

1 固件程序主要完成的工作
固件設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是完成主機(jī)與設(shè)備之間的命令與數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換，使PDIUSBD12在USB上達(dá)到最大的傳輸速率。它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密，包括USB設(shè)備的連接、USB協(xié)議、中斷處理等。在系統(tǒng)中，當(dāng)PDIUSBD12從USB接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，就對(duì)CPU產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU立即響應(yīng)中斷。在ISR(中斷服務(wù)程序)中，固件讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)值保存到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，隨后置相應(yīng)事件的標(biāo)志位，CPU繼續(xù)前臺(tái)程序，檢測(cè)事件標(biāo)志，執(zhí)行完成相應(yīng)的事件任務(wù)。
USB單片機(jī)固件程序通常由3部分組成：初始化單片機(jī)和所有的外圍電路(包括PDIUSBD12)；主循環(huán)部分：這部分是可中斷的；中斷服務(wù)程序，可以中斷執(zhí)行。根據(jù)USB協(xié)議，任何傳輸都是由主機(jī)開(kāi)始的，這樣單片機(jī)作它的前臺(tái)工作，等待中斷。主機(jī)首先要發(fā)令牌包給USB設(shè)備(這里是PDIUSBD12)，PDIUSBD12接收到令牌包后就給單片機(jī)發(fā)中斷，單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，首先讀PDIUSBD12的中斷寄存器，判斷USB令牌包的類(lèi)型，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作，因此，USB單片機(jī)程序主要就是中斷服務(wù)程序的編寫(xiě)，在USB單片機(jī)程序中要完成對(duì)各種令牌包的響應(yīng)。
單片機(jī)與PDIUSBD12的通信主要是靠單片機(jī)給PDIUSBD12發(fā)命令和數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PDIUSBD12的命令字分為3種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字。PDIUSBD12給出了各種命令的代碼和地址，單片機(jī)先給PDIUSBD12的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送或讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以將每種命令做成函數(shù)，用函數(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)命令，以后直接調(diào)用函數(shù)即可。

2 固件程序的流程及結(jié)構(gòu)
USB設(shè)備啟動(dòng)流程如下：
(1)USB設(shè)備接入U(xiǎn)SB口，發(fā)出連接USB命令；
(2)主機(jī)發(fā)出讀設(shè)備描述符2次；
(3)主機(jī)根據(jù)設(shè)備描述符(廠商ID、產(chǎn)品ID)，啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；
(4)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化USB設(shè)備：
①讀設(shè)備描述符；
②讀配置描述符；
③選擇接口、端點(diǎn)(管道)，確定傳輸方式。
在編寫(xiě)USB的單片機(jī)固件程序時(shí)，單片機(jī)的中斷應(yīng)設(shè)置為電平觸發(fā)，中斷后一定要讀上次傳輸狀態(tài)寄存器(命令40H～45H)，以清除中斷寄存器中的中斷標(biāo)志，這樣PDIUSBD12的中斷輸出變回為高電平。
PDIUSBD12固件編寫(xiě)采用分層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且易于修改和測(cè)試，既增加了代碼的可讀性，又增加了程序的通用性。PDIUSBD12固件的開(kāi)發(fā)一般都是在周立功單片機(jī)公司提供的固件源碼的基礎(chǔ)上做相應(yīng)的修改。由于該固件采用分層分模塊的結(jié)構(gòu)，在做移植的時(shí)候只要修改部分代碼就可以運(yùn)行于特定的平臺(tái)，比較方便。