基于单片机的USB设备的研究与设计

发布时间：2020-09-04 08:57

　　 USB是通用串行总线(Universal Serial Bus)的缩写,它最初是由微软和英特尔公司倡导发起,其最大的特点是支持热插拔(Hot plug)和即插即用(Plug and Play)。当设备插入时,主机自动枚举(enumerate)此设备并加载所需的驱动程序,即可和计算机进行通信,因此,它的使用远比PCI和PS/2总线方便。USB的出现主要也是为了简化个人计算机与外围设备的连接,增加易用性。USB的即插即用PnP(Plug and Play)的特性将使计算机变得更易用、更大众化。USB还具有很多优点,例如容易使用、方便携带、传输速度快、可扩展性强、标准统一、价格便宜等等。只要是能和计算机相连的设备,就基本上可以通过USB来实现,由此,足见USB功能的强大,研究USB设备的相关设计有着十分重要的意义。本文实现了利用单片机STC11F32XE和USB驱动芯片PDIUSBD12来组成设计USB设备所需要的主要硬件电路,利用该系统电路研究并设计了多媒体USB键盘、USB MIDI设备和自定义的USB存储设备这三个具体的USB设备,给出了USB设备设计的具体方法和流程。对于硬件的设计,需要掌握相关外围电路的设计方法,包括单片机和USB驱动芯片PDIUSBD12的电路设计。在设计的过程中把重点放在了电路的稳定性和可靠性上。在软件的设计过程中需要深入研究USB相关协议和USB设备固件的开发,给出了USB设备的固件设计方法及流程。对于自定义的USB存储设备,不可避免地要开发自己的USB设备驱动程序。因此,必须深入研究基于WDM型的USB驱动的开发方法和技巧。该驱动程序的设计主要是利用VC++6.0、Driver Studio和DDK来实现的,给出了驱动框架创建的步骤和基于此框架的驱动程序的主要函数的实现。另外,为了实际的应用和调试的方便,进一步研究并设计了适合自己设备的上位机应用程序。本系统成功地实现了多媒体USB键盘、USB MIDI设备和自定义的USB存储设备。通过实际的测试,各个设备工作稳定可靠,抗干扰能力强。自定义USB设备的驱动程序和上位机应用程序运行稳定可靠、应用性强,完全可以应用到实际的相关项目的开发过程中。这几个USB设备的成功实现为其他USB相关设备的设计奠定了扎实的基础,同时也提供了十分有价值的参考。
【学位单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP334.7

【参考文献】