嵌入式USB主机制造技术

一种嵌入式USB主机，它包括主机控制器、串口通信模块电路、电平转换电路、USB下行端口电路,主机控制器包括：单片机系统、外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、USB接口、按键、LED显示、RS232接口，外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、按键、LED显示以及RS232接口都连接在单片机系统上，与单片机系统进行数据交换，USB接口连接在USB主控器上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于计算机领域，特别是涉及一种采用嵌入式计算机技术，带有USB接口的嵌入式USB主机。
技术介绍
USB接口可把多达127个外设连到用户的系统上，通过协议来共享USB的带宽，其12Mbps的带宽对于鼠标等中、低速外设已经足够了，而在2000年发布的USB2. O版本中，USB带宽已经被提升到480Mbps，USB支持即插即用，即允许外设在主 机和其他外设工作时进行连接、配置、使用和删除，应用USB总线规范，可以取代PC上过多的I/0接口而仅以一个串行接口取代，使得PC与外设之间的连接变得更加容易。自从1996年2月USB1. O版本发布后短短几天内，USB不仅成为了 PC主板上的标准接口，而且成为了所有PC外设如键盘、鼠标、显示器、打印机、数字相机、扫描仪和游戏手柄等与PC相连的标准协议之一，迅速占领了计算机中、低速外设的市场，大有取代串口和并口之势，使用USB接口的设备正在以惊人的速度发展，2003年生产的PC几乎都有USB接口，最新的PC还有USB集线器和4 6个USB接口，最新推出的USB2. O版本，其速度比USB1. O和I. I版本快将近40倍，达到480Mbps，使USB推广到硬盘、调制解调器、信息家电网络产品和其他快速外设成为了可能。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中断，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，但USB技术还不是很成熟，特别是高速设备。虽然USB技术在PC领域的应用已经如日中天，但由于其以主机为中心的拓扑结构、软件复杂性以及相对于嵌入式系统较高的功率要求，所以在嵌入式系统中，特别是在无操作系统的嵌入式系统中如何接入外围设备一直变化不大，许多设计师宁愿沿用原来常用的RS232串行接口或并行接口，而不愿触及复杂的USB接口，随着近年来对USB规范的修改，允许使用替代的连接方法，对主机电源要求有所降低，并可选用480 Mbps的数据传输速率，再加上有数百种现成的廉价外设可供使用，使人们对嵌入式USB应用的兴趣与日俱增。随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对于USB的期望也越来越高，希望USB能通过PDA等移动设备直接和USB外设通信，使得USB能应用在没有PC的领域中，但这正是USB的一个致命的弱点，USB的拓扑结构中居于核心地位的是主机，任何一次USB的数据传输都必须由主机来发起和控制，所有的USB外设都只能和主机建立连接，任何两个外设之间或是两个主机之间无法直接通信，而目前，大量的扮演主机角色的是PC，因此，我们目前所买到和使用的USB移动设备，都是USB的外设，比如USB的移动硬盘、USB接口的数码相机等等，所有这些设备都只能与PC进行文件和数据交换。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种直接利用MCU+USB主控芯片实现的方案，采用8位单片机实现USB主机功能，在MCU完成对USB主机控制芯片的驱动的同时，把数据按照USB协议打包，实现对Mass Storage类USB设备的访问，完成对U盘文件的创建、读写等基本操作，这个方案的优点是用8位MCU，硬件电路简单、外围器件少、系统成本低，CPU通过执行虚拟软件模块直接驱动普通I/O 口实现硬件外设功能，在单片机上加载USB协议栈、Mass Storage类协议以及构建FAT文件系统，在外接一个USB主机控制芯片的情况下就可以独立于PC实现USB主机功能，实现对 USB设备的直接控制和操作。本技术的技术方案是嵌入式USB主机它包括主机控制器、串口通信模块电路、电平转换电路、USB下行端口电路。所述的主机控制器包括单片机系统、外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、USB接口、按键、LED显示、RS232接口，外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、按键、LED显示以及RS232接口都连接在单片机系统上，与单片机系统进行数据交换，USB接口连接在USB主控器上。所述的串口通信模块电路包括:MAX232CPE芯片、R232接口、第一电容、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，MAX232CPE芯片的Cl+管脚通过第二电容连接MAX232CPE芯片的Cl-管脚，MAX232CPE芯片的V+管脚通过第一电容连接MAX232CPE芯片的Vcc管脚，MAX232CPE芯片的C2+管脚通过第三电容连接MAX232CPE芯片的C2-管脚，MAX232CPE芯片的V-管脚通过第四电容接地，MAX232CPE芯片的Vcc管脚通过第五电容，连接MAX232CPE芯片的GND管脚，MAX232CPE芯片的GND管脚接地，MAX232CPE芯片的TlOUT管脚连接R232接口的第二管脚，MAX232CPE芯片的RlIN管脚连接R232接口 8的第三管脚，R232接口的第五管脚接地，MAX232CPE芯片的RlOUT管脚及MAX232CPE芯片9的TlIN管脚与单片机系统相连。所述的电平转换电路包括TPS9633芯片、第六电容、第七电容、第八电容，TPS9633芯片的IN管脚及TPS9633芯片的EN管脚相连，连接在单片机系统上，TPS9633芯片的GEN管脚接地，TPS9633芯片的EN管脚通过第六电容连接TPS9633芯片的GEN管脚，TPS9633芯片的OUT管脚通过第八电容连接TPS9633芯片的GEN管脚，TPS9633芯片的Bypass管脚通过第七电容连接TPS9633芯片的GEN管脚，TPS9633芯片的OUT管脚连接在MAX232CPE 芯片上，所述的USB下行端口电路包括第九电容、第一电阻、第二电阻，USB主控器的Vcc管脚通过第九电容连接USB主控器的GEN管脚，USB主控器的D+管脚通过第一电阻连接USB主控器的GEN管脚，USB主控器的D-管脚通过第二电阻连接USB主控器的GEN管脚，USB主控器的GEN管脚接地。本技术与现有技术相比具有如下特点在外接一个USB主机控制芯片的情况下就可以独立于PC实现USB主机功能，实现对USB设备的直接控制和操作。以下结合附图和具体实施方式对本技术的详细结构作进一步描述。附图说明附图I为本技术主机控制器组成框图；附图2为串口通信模块电路图；附图3为电平转换电路图；附图4为USB下行端口电路图。具体实施方式嵌入式USB主机包括主机控制器、串口通信模块电路、电 平转换电路、USB下行端口电路。如附图I所示，所述的主机控制器包括单片机系统I、外扩R0M2、外扩RAM3、USB主控器4、USB接口 5、按键6、1^0显示7、1 232接口 8，外扩R0M2、外扩RAM3、USB主控器4、按键6、LED显示7以及RS232接口 8都连接在单片机系统I上，与单片机系统I进行数据交换，USB接口 5连接在USB主控器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式USB主机，其特征是：它包括主机控制器、串口通信模块电路、电平转换电路、USB下行端口电路；主机控制器包括：单片机系统、外扩ROM、外扩RAM、？USB主控器、USB接口、按键、LED显示、RS232接口，外扩ROM、外扩RAM、？USB主控器、按键、LED显示以及RS232接口都连接在单片机系统上，与单片机系统进行数据交换，USB接口连接在USB主控器上；串口通信模块电路包括：MAX232CPE芯片、R232接口、第一电容、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，MAX232CPE芯片的C1+管脚通过第二电容连接MAX232CPE芯片的C1？管脚，MAX232CPE芯片的V+管脚通过第一电容连接MAX232CPE芯片的Vcc管脚，MAX232CPE芯片的C2+管脚通过第三电容连接MAX232CPE芯片的C2？管脚，MAX232CPE芯片的V？管脚通过第四电容接地，MAX232CPE芯片的Vcc管脚通过第五电容，连接MAX232CPE芯片的GND管脚，MAX232CPE芯片的GND管脚接地，MAX232CPE芯片的T1OUT管脚连接R232接口的第二管脚，MAX232CPE芯片的R1IN管脚连接R232接口8的第三管脚，R232接口的第五管脚接地，MAX232CPE芯片的R1OUT管脚及MAX232CPE芯片9的T1IN管脚与单片机系统相连；电平转换电路包括：TPS9633芯片、第六电容、第七电容、第八电容，TPS9633芯片的IN管脚及TPS9633芯片的EN管脚相连，连接在单片机系统上，TPS9633芯片的GEN管脚接地，TPS9633芯片的EN管脚通过第六电容连接TPS9633芯片的GEN管脚，TPS9633芯片的OUT管脚通过第八电容连接TPS9633芯片的GEN管脚，TPS9633芯片的Bypass管脚通过第七电容连接TPS9633芯片的GEN管脚,？TPS9633芯片的OUT管脚连接在MAX232CPE芯片上；USB下行端口电路包括：第九电容、第一电阻、第二电阻,？USB主控器的Vcc？管脚通过第九电容连接USB主控器的GEN？管脚，USB主控器的D+？管脚通过第一电阻连接USB主控器的GEN？管脚，USB主控器的D？管脚通过第二电阻连接USB主控器的GEN？管脚，USB主控器的GEN？管脚接地。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式USB主机，其特征是它包括主机控制器、串口通信模块电路、电平转换电路、USB下行端口电路；主机控制器包括单片机系统、外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、USB接口、按键、LED显示、RS232接口，外扩ROM、外扩RAM、USB主控器、按键、LED显示以及RS232接口都连接在单片机系统上，与单片机系统进行数据交换，USB接口连接在USB主控器上；串口通信模块电路包括MAX232CPE芯片、R232接口、第一电容、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，MAX232CPE芯片的Cl+管脚通过第二电容连接MAX232CPE芯片的Cl-管脚，MAX232CPE芯片的V+管脚通过第一电容连接MAX232CPE芯片的Vcc管脚，MAX232CPE芯片的C2+管脚通过第三电容连接MAX232CPE芯片的C2-管脚，MAX232CPE芯片的V-管脚通过第四电容接地，MAX232CPE芯片的Vcc管脚通过第五电容，连接MAX232CPE芯片的GND管脚，MAX232CPE芯片的GND管脚接地，MAX232CPE芯片的TlOUT管脚连接R232接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄樱，曾华程，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：实用新型
国别省市：