轻松驾驭嵌入式USB设计--USB完全解决方案全新登场

ToolStick开发平台

　　ToolStick开发平台是Silicon Labs公司提供的一个低价位的MCU评估开发平台，它可以使MCU所有的引脚都可以引出，不同的MCU做在不同的子卡上，子卡即Daughter卡，开发不同的MCU即选择不同的子卡。图5所示的是一个完整的ToolStick工具，左边的Base Adapter可以与任何Silicon Labs的MCU进行通信，通过USB Debug接口和PC相连；右边的是Daughter卡，是MCU产品开发板，不同的MCU所用Daughter卡不同。Toolstick软件和安装方法可以在Silicon Labs公司的网站上找到，包括Silicon Labs的IDE，Keil公司2KB代码的评估板，C语言编译器，参考代码以及应用终端软件等等。

　　Toolstick开发平台将一个完成的开发系统包括在USBStick里，可以帮助工程师在现场演示如何使用Silicon Labs公司MCU，如何编程仿真和下载程序，Toolstick平台整个应用方法如图5所示，PC侧IDE通过Base Adapter仿真调试功能对子卡上的单片机进行在线调试，同时安装在PC侧的ToolStick终端软件可以通过Base Adapter上单片机的UART口、GPIO口跟子卡上的单片机的UART口、GPIO口进行通讯，数据的收发在这个软件上都可以显示出来。ToolStick插上PC以后，电源LED点亮，C8051F326执行的是USB调试器和跟USB通信的功能，调试的时候程序的运行和停止都会在Run，Stop LED显示出来，SocketConnector是和子卡相连的接口。

　　图6是C8051F330子卡的硬件图。其中包括两个LED，一个指示MCU的3.3V供电是否正常，另一个接在P1.39上给客户作实验用；IDIC输出侧接电阻，将电流信号转换成电压，通过转动电位器可以给ADC输入0-3.3V之间的电压。C8051F330所有的I/O口都可以引出的，更方便客户的测试和实验。

问答选编

　　问：为任何一个微控制器添加USB口，有没有最简单的通 用方案？

　　答：最简单的方案就是，使用Silicon Labs公司的CP210x系 列产品，不需要做USB的软件开发，直接将UART口转 变成USB接口。

　　问：以往的USB实现，往往都是通过加一个芯片，一般都是 支持usb1.1，兼容usb2.0，请问本产品的特点在哪里？

　　答：Silicon Labs公司的单片机将USB2.0的功能集成到单 片机上，使系统方案更加简洁、可靠。在手持设备上使用 的话，单芯片的优势更加明显。

　　问：我们设计的智能设备用于电力系统，原设计是每相用一 个F310的UART接口，三相的三个接口通过串行总线 接口一个汇总的UART接口（第4个UART），通过第4 个接口对外部通信，请问如果用F340等芯片的USB接 口可以吗？有没有更好的方案？

　　答：通过F340的USB接口可以完成跟外部通信的任务，另 外F340的2个UART口也可以完成2相的通信，还需 要软件模拟一个UART口。

　　问： C8051F34x MCU进行A/D转换时，可以实时把转换后 的数据传输到PC吗? 有多长的延迟时间呢？
　　答：可以。使用中断，可以快很多。关于这个问题，还得看你 F34X里的任务和软件代码，还有PC机侧的响应时间(中 断、定时、轮询、任务多少)。

　　问：在应用方面，协议中是不是要同时用到几种传输模式？ 控制传输是不是必需用到的？

　　答：对，每种USB的传输模式中，都会有控制传输。其他的 传输类别，可以根据你的应用来选择。

　　问：把传统的USB主控移植到嵌入式装置中，需要理清的 问题是不是比较多？

　　答：不会，使用SILICON LABS的USB可以省掉很多麻烦。 在MCU或PC机侧，我们都有USBEXPRESS、VCP等等 驱动程序来支持。实际上与USB接口有关的东西，你们 的应用程序基本上是不会涉及的。

　　问：采用USB方案实现实时数据采集的最高采集信号频率 能到多少？应该如何考虑系统的优化和抗干扰问题？

　　答：这个取决于需要通过USB传输有关信号的信息的频 率。当带有USB中断管道时，仅仅1ms发送一次请求， 这种情况需要考虑到MCU在多个周期内取样一次外部 信号。

　　我们的USB案例是基于降低端点1USB路径花费的时 间量而优化的，对于其他MCU任务将会考虑最大时间量。

　　问：两个问题，首先是调试时，有时需要将JTAG或两线接口 和目标板电气隔离，能否用光电隔离的办法(如6N137)， 能否提供解决方案？第二，不用KEIL时，不能进行软仿 真，能否增添此方面的功能？

　　答：第一个问题，只要隔离是双向的并且支持高达几百KHz 的速度，使用隔离器就是安全的。
第二个问题，Keil是为Silicon Labs的MCU提供仿真器 的唯一厂商。我们的MCU具有实时硬件调试的性能，因 此典型应用我们推荐使用在实际硬件上调试。这样可以 提供更高精度的仿真，目前没有计划增加仿真器支持Sili - con Labs IDE。

　　问：在使用USB/UART桥接方案的时候，经常会出现UART 找不到的问题，请问一般是由哪些原因造成的？

　　答：如果一个器件操作已经打开，则PC无法找到CP210x。 如果一个PC应用已经打开一个操作，并且器件没有连 接到PC，但是这个操作也不会被关闭，器件也不能被检 测到。PC应用时，必须在器件重新连接之前关闭操作。

　　问：块传输中的HIGH SPEED能达到53.2Mbyte/sec，这已 经接近USB2.0理论上的极限值了，能否实现这个速度的 传输？与哪些因素有关?

　　答：Silicon Labs的MCU不支持高速，仅仅可以支持USB 全 速（48 MHz时钟速度）和USB 低速（6 MHz时钟）。保持 固件路径小是达到高吞吐率的一个要求，除非是在必要 情况下，数据不可以在不同的存储空间移动。

　　问：C8051F340芯片功耗怎样，能用于低功耗手持式便携仪 器吗？

　　答：C8051F340 MCU的功耗量示于数据手册的表3.1（33 页）。如果器件仅仅用于USB传输，可以将其设置在低 功耗模式，这样当不用USB传输时几乎不需要电流。当 与PC相连接时，可以从USB主机获取电源，如果MCU 用于采集数据或其他功能，振荡器可以配置成低速运行 从而降低功耗。此外为了实现低功耗，还有一个片上低 频率振荡器。

　　问：不同速率的USB设备互联，会出现什么问题？常常遇 到USB设备能检测到，但是不能识别，是信号完整性的 问题吗？有没有很好的解决办法？

　　答：首先是USB集线器和USB主机支持连接不同速率的 USB设备（全速USB或高速USB），而一些USB集线器 仅仅可以在USB全速模式下工作。其次，如果PC可以 检测到一个设备，但是不能识别，可能USB描述符或者 信号集成存在问题。推荐先使用USB分析器检查USB 枚举结果，如果枚举正确，再检查信号集成。