基于nRF24L01的無線USB控制系統(tǒng)
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2 系統(tǒng)的硬件部分
2．1 nRY24L0l無線模塊原理圖
nRF24L01是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)芯片，20個引腳4mm×4mm QFN封裝，內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，采用Enhanced ShockBurst技術，使用SPI接口與微控制器通信，速率為O～8Mb／s，配置方便。nRF24L01適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線個人電腦外設、無線報警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領域。關于該芯片的具體功能和工作模式及其編程過程請參照參考文獻。該模塊電路原理圖，如圖4所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/202551.htm
nRF24L01模塊在PCB布線時采用雙面板，底層全部鋪地，頂層放置元器件，所有電容電阻電感采用0402封裝電容電感電阻盡量靠近芯片引腳，頂層也需大面積鋪地，在頂層和底層放置大量的通孔。該模塊供電電壓為3．3V，SPI接口可以直接與5V的MCU的IO口相連接，無SPI接口的MCU可以用IO口模擬SPI時序，使用方便。
2．2 USB控制芯片PDIUSBDl2原理圖
PDIUSBD12是一款性價高的USB控制芯片，它與MCU配合使用，這使得設計者可以靈活地選擇MCU，它與MCU之間通過并行接口通信，還支持本地DMA傳輸。圖5是PDIUSBD12與STC89C58RD+單片機連接的原理圖。
上圖未畫出STC89C58RD+單片機，只給出了網(wǎng)點名稱，如P00-P07、P27、ALE、INTl、WR、RD，STC89C58RD+與標準的80C51(如AT89S51)引腳完全兼容，PDIUSBD12與MCU的連接有2種方式：總線方式和分開的地址數(shù)據(jù)方式。采用總線方式時引腳10的ALE連接MCU的ALE，引腳28的A0接到高電平；采用分開的地址數(shù)據(jù)方式，則ALE連接低電平，A0連接任意的IO口，數(shù)據(jù)或地址(命令)由A0來區(qū)分。圖5采用總線方式。另外該無線USB控制器直接使用USB接口供電，省去了電源，降低了成本。
3 系統(tǒng)的軟件部分
3．1 USB的固件與PC端應用軟件設計
當USB設備連接到主機后，主機要先進行一系列的枚舉過程，枚舉就是從USB設備讀取一些信息，知道設備是什么樣的設備，如何進行通信，這樣主機就可以根據(jù)這些信息來加載合適的驅動程序。枚舉過程使用控制傳輸，對于USB設備來說，固件所要處理的是必須對主機發(fā)來的標準設備請求進行相應的正確的響應，除此之外依據(jù)USB設備的類型還要響應主機發(fā)來的USB設備類請求。另外如果開發(fā)屬于生產(chǎn)商自定義的USB設備類，則需要開發(fā)驅動程序。為了減少開發(fā)驅動程序的復雜性，可根據(jù)實際情況使用USB標準設備類，現(xiàn)有的設備類有以下幾種：音頻設備類、通信設備類、HID設備類、顯示設備類、海量存儲設備類、電源設備類、打印設備類、集線器設備類等，例如可選擇做成assStorage類(海量存儲設備類)或HID(人機接口)設備類，這樣無需開發(fā)驅動程序，直接利用操作系統(tǒng)自帶的驅動程序。本系統(tǒng)模擬成一個海量存儲設備類，這樣在枚舉過程中固件除了要響應了標準的USB設備請求外，還需要響應2個類特殊請求：GetMaxLun和BulkOnlyMassStorageReset，正確枚舉之后PC機通過發(fā)送SCSI命令來控制U盤設備，對于海量存儲設備類要響應以下幾個命令：INQUIRY、READCAPACITY、READ(10)、WRITE(10)、REQUEST SENSE、TEST UNIT READY等，除此外要自定義私有的SCSI命令，以實現(xiàn)控制無線USB設備。另外還要構造一個FAT文件系統(tǒng)的格式，要正確返回DBR和FAT文件分配表以及文件數(shù)據(jù)。
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