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SPCE061A单片机在USB通讯中的应用
SPCE061A单片机在USB通讯中的应用 由于现在市面上新出一款单片机SPCE061A，它非常有特色。本文主要介 绍，利用SPCE061A和USB接口芯片PDIUSBD12来开发USB设备。SPCE061A单 片机由台湾凌阳公司制造，SPCE061A单片机款式新颖，而且性价比极高。SPCE061A在2.6V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围为 0.32MHz~49.152MHz；
2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间；
32位可编 程的多功能I/O端口；
两个16位定时器/计数器；
低电压复位/监测功能；
8通道10 位模/数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；
双通道 10位DAC方式的音频输出功能；
指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的 乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能.....。较高的处理速度使 SPCE061A能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。开发数字声音和语音 识别产品，选择SPCE061A是一种最经济的选择。
4.1系统组成 本USB通讯系统，主要由凌阳十六位单片机SPCE061A，Philips公司的USB 接口芯片PDIUSBD12组成，系统框图如图3.10所示。
这个系统的基本工作流程为：PC端应用软件，发送ID0（为了使主机和设 备方能同步，该系统定义了三个握手ID：ID0,ID1,ID2。）给PDIUSBD12， PDIUSBD12接收数据，产生中断通知SPCE061A单片机读取数据。SPCE061A如 果读取的数据为ID0，那么发送ID0给PDIUSBD12；
PC机端应用软件发送完数据 后，读取外设发送的数据，如果读到的数据为ID0,那么弹出一个提示框，提示USB 外设连接成功。此后PC机端的应用软件和USB外设之间的通讯都是通过ID来进 行的。
4.2硬件设计 系统电路原理图如图3.11所示。其中PDIUSBD12用作实现PC机与 SPCE061A单片机进行通信的高速通用并行接口。USB协议层的相关通讯协议通 过PDIUSBD12来实现，它由硬件实现不需要固件的参与。SPCE061A单片机的主 要作用：1.windows系统配置、枚举USB外设时，SPCE061A发送、接收相关的 USB设备信息。2. windows系统配置、枚举USB外设成功后，根据接收到的ID, 进行相应的操作，起控制作用。SPCE061A内嵌32K的FLASH的存储空间、14个中断源,它在2.6~3.6V的工 作电压范围内的工作速率范围为0.32MHz～49MHz，这使得它有较高的速率和存 储空间来应付USB通讯。单片机SPCE061A与PDIUSBD12之间通讯采用中断方式， 数据交换主要是靠SPCE061A单片机给PDIUSBD12发命令和数据来实现的。
PDIUSBD12通过这种方式来识别命令和数据：在ALE信号的下降沿时锁 定地址，如果是奇地址，那么它接收的是命令；
如果是偶地址，那么它发送或接 收的是数据。PDIUSBD12的中断寄存器只要不为0,它的中断输出引脚（INT_N） 就保持低电平，所以系统初始化时可将SPCE061A单片机的外部中断（下降沿触 发）引脚IOB2设置为带上拉电阻输入。当PDIUSBD12的中断寄存器由零变为非 零时，马上触发SPCE061A的外部中断，SPCE061A单片机在中断处理时，读取 PDIUSBD12芯片的状态寄存器以清除中断寄存器中对应位，使得中断引脚变为 高电平。这样使得SPCE061A可以在退出中断后，可随时响应外部中断。
图3.11中的LED1灯非常有用，它是PDIUSBD12的GOODLINK指示灯，在 系统枚举时会根据通信的状况间歇闪烁，当PDIUSBD12被枚举和配置成功后， 将一直点亮。随后在USB通信时会闪烁，这对调试非常有用。
4.3软件设计 USB设备的软件设计主要包括两部分：一、USB设备端的单片机软件，主 要完成USB协议处理与数据交换。二、PC端的程序，由USB驱动程序和用户服 务程序两部分组成，用户服务程序通过USB驱动程序通信，由系统完成USB协议 的处理与数据传输。
该系统单片机端的软件流程如图3.12所示。SPCE061A单片机控制程序由 三部分组成：第一、初始化SPCE061A和PDIUSBD12。
第二、主循环部分，主 要任务是判断标志位是否改变，如果改变则执行相应的程序，否则一直循环等待 中断。第三、中断服务程序，主要任务是接收、发送数据，设置相应的标志位。
主机首先要发令牌包给PDIUSBD12，PDIUSBD12接收到令牌包后就给单片机发 中断，单片机进入中断服务程序，首先读PDIUSBD12的中断寄存器，判断 USB 令牌包的类型，然后执行相应的操作。因此，单片机程序主要就是中断服务程序 的编写。在 USB单片机程序中要完成对各种令牌包的响应，其中比较难处理的 是SETUP包，主要是端点0的编程。
系统初始化部分包括系统时钟，IO口，中断设置（开外部中断），PDIUSBD12芯片软件复位、初始化。该主流程的核心部分是协议层的请求处理， 它关系到PC机枚举USB外设成功与否。所以在调试单片机程序的时候，要特别 注意Window对USB设备的枚举顺序。如果枚举成功，主机将找到新的设备，提 示安装驱动程序；
否则找到未知设备，USB外设不可用。
中断服务子程序的编写，采用混合编程，也就是说，在汇编程序中调用C 函数，这样可以提高代码的可读性。中断服务子程序的流程如图3.13所示，有好 几个地方，只做清中断处理，这是因为有些端点没有用到。它只作为一个程序接 口，为扩展系统功能用。
目前编写主机的USB驱动程序主要采用三种方法。第一，使用Windows DDK来编写驱动程序，难度很大，但是非常灵活；
第二，使用DriverStudio开发 工具来生成驱动程序；
第三，使用Windriver开发工具来生成驱动程序。用后面两 种方法来开发驱动程序的周期短，但是不灵活。本系统的驱动程序采用DDK编 写，用户服务程序能够通过驱动程序与PDIUSBD12芯片中任意端点通讯，因此 编写用户服务程序也是非常灵活的。
4.4总结 通常在开发USB设备产品，需要编写实时性、程序可读性要求很高的代码， 这时就需要采用混合编程。而凌阳的m’nSP IDE具有良好的编程环境，它可以很 轻松、很容易进行混合编程（在C程序中调用汇编程序，在汇编程序中调用C程 序）。
