采用CC2531实现虚拟串口通信的USB接口设计

采用CC2531实现虚拟串口通信的USB接口设计

在USB的文件中，定义了将某种相同属性的设备整合在一起的群体，称之为类。这样做可以同时开发该类的驱动程序，提高了驱动程序的复用性。CDC类是通信设备类的简称，是专为各种通信设备定义的子类。根据应用场合的不同，CDC类可以分成以下不同的模型：POST（传统纯电话业务）模型、ISDN模型和Networking（网络）模型。其中，POST模型又可以分为DL（直接线控制）模型、AC（抽象控制）模型、Datapump（数据泵）模型、T（电话）模型。CDC类的结构如图1所示。本文的USB接口开发就属于POST模型下的AC模型。

图1 CDC类结构图

此外，CDC又由Communication Interface Class（通信接口类）和Data Interface Class（数据接口类）组成。通信接口类主要负责设备的管理和控制，数据接口类则负责数据的传输。不同的模型端点需求不同，对系统所用的抽象控制模型来说，通信接口类需要一个控制端点（Control Endpoint）来管理设备的枚举、虚拟串口的波特率和数据类型的设置。数据接口类的需求相对比较灵活，本例中采用一个块传输 IN端点和一个等时传输OUT端点。

2 CC2531芯片简介

CC2531全速USB接口的结构如图2所示。其特性如下：

◆ 全速操作（12 Mbps）；

◆ 6个端口，端口0为控制端点，其余5个为数据传输端点；

◆ 具有1 KB SRAM（FIFO）存储USB数据包；

◆ 端口支持的数据包大小为8~512字节；

◆ 支持双缓冲传输模式。

图2 USB接口结构图

3 USB通信的实现

CC2531的USB硬件连接很简单，如图3所示。采用USB总线供电方式，通过电压转换芯片AM11173.3为硬件电路提供3.3 V电压（图中未画出）。由于该设备为全速设备，因此D+信号线通过电阻上拉。

图3 CC2531的USB硬件连接

按照CDC类抽象控制模型对端点的需求，采用端点0作为控制端点，完成设备的枚举和串口参数的设置。将端点2和端点4分配给数据接口子类，作为IN和OUT端点，虚拟串口的数据传输主要在这两个端点进行。具体的配置如下：

currentLineCoding.charFormat=CDC_CHAR_FORMAT_1_STOP_BIT;//1个停止位

currentLineCoding.parityType=CDC_PARITY_TYPE_NONE;//无奇偶校验

currentLineCoding.dataBits=8;//8位数据

USBINDEX=0x02;//选择端点2

USBMAXI=0x20;//最大包数目 256字节（8字节为单位）

USBINDEX=0x04;//选择端点4

USBCSOH=0x40;//方向：OUT等时传输，单缓冲模式

USBMAXO=0x20;//最大包数目 256字节（8字节为单位）

下面以IN端点2为例，说明数据如何通过USB接口传递到电脑上。当电脑发出IN请求时，如果USB端点2的FIFO非空，就向电脑发送FIFO里的内容；如果FIFO为空，则向电脑发送一个空包作为回应。CC2531通过寄存器位USBCSIL.INPKT_RDY来控制电脑和8051 MCU内核对USB的FIFO的使用权。当INPKT_RDY=1时，电脑正在对USB端口进行访问，8051 MCU内核无法向FIFO内写入数据；当INPKT_RDY=0时，8051 MCU内核可以将发送数据写入FIFO内，置位INPKT_RDY=1,完成数据的上传。其流程如图4所示。

图4 端点2数据流程

4 温度采集的实现

图5 温度采集结果

结语

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