C8051单片机USB接口程序重点

通用串行总线控制器（USB0）

C8051F340、F380集成了一个完整的全速/低速（速度分为三种：低速<全速<高速）USB功能控制器，用于实现USB外部设备。C8051F410/1/2/3/4/5/6/7不能被用作USB主设备。下面是USB原理框图：

端点地址：

共有4个端点，8个端点管道。端点0是控制端点也是一个双向的IN/OUT端点，其他端点1.2.3是IN/OUT端点。（这里我们一定要分清楚USB协议地址和单片机寄存器地址，不能弄混淆）

USB收发器：

用USB0XCN配置USB收发器，主要包括收发器使能/禁止，上拉电阻使能/禁止，器件速度选择（低速/全速）。

SPEED=1时：

USB0工作在全速方式，片内上拉电阻出现在D+引脚（前提是上拉电阻被使能）。

SPEED=0时：

USB0工作在低速方式，片内上拉电阻出现在D-引脚（前提是上拉电阻被使能）。

USB0XCN的位0-4用于收发测试，上拉电阻只在有VBUS信号时被使能。

注：USB收发器使能前，USB0时钟必须是活动的。

USB寄存器访问：

USB控制寄存器是通过USB0地址寄存器（USB0ADR）和USB0数据寄存器（USB0DAT）来访问。目标端点号被写入INDEX寄存器后，就可以访问与目标端点对应的控制/状态寄存器

USB0间接地址寄存器：USB0ADR。（软件在写USB0DAT之前要检测BUSY位，应该为1，在读USB0DAT数据是BUSY位应该为0，0表示USB0DAT寄存器数据有效）

USB0数据寄存器：USB0DAT

USB0控制器寄存器

USB0端点索引寄存器：INDEX

USB时钟配置：

低速方式：USB0时钟为6MHZ，系统时钟12MHZ经过2分频。

全速方式：USB0时钟为48MHZ，系统时钟12MHZ经过4倍频。

注：在使能时钟恢复电路之前，USB收发器必须被使能。

FIFO管理：

1024字节的片内XRAM被用作USB0的FIFO空间。

端点1-3可以被配置为分割方式，高部分为输入端点（IN）使用，低部分由输出端点（OUT）使用。

端点1-3可以被配置为双缓冲方式，不管它是否以及配置为了分割方式没，最大的输入和输出数据包为端点总大小一半或者被分割后一半。

USB0端点FIFO访问寄存器：FIFOn

功能地址：

FADDR寄存器中保存了当前USB0功能地址，USB0接收到的SET_ADDRESS命令中USB0接收到的SET_ADDRESS命令中有7位功能地址，软件应在接收到该命令时将主机分配的7位功能地址写入FADDR寄存器。只有在当前传输结束后（一般是在SET_ADDRESS命令传输的状态段），写入FADDR的新地址才生效（生效之前USB0不响应新地址）。当软件向FADDR寄存器写入新地址时，UPDATE位（FADDR.7）被硬件置‘1’。当新地址生效后，硬件将UPDATE位清‘0’。

USB寄存器POWER：用于在设备级控制USB0（使能/禁止，复位/挂起/恢复控制等）。

USB复位：

当检测到总线上的复位信号时，USBRST位（POWER.3）被硬件置‘1’。

检测到复位信号时会发生以下过程：
1．USB0地址被复位（FADDR = 0x00）。
2．端点FIFO被清空。
3．控制/状态寄存器被复位为0x00（E0CSR、EINCSRL、EINCSRH、EOUTCSRL、EOUTCSRH）。
4．USB寄存器INDEX被复位为0x00。
5．所有USB中断（挂起中断除外）都被使能，对应的中断标志被清除。
6．产生USB复位中断（如果被使能）。

向USBRST位写‘1’将产生异步USB0复位。在发生异步复位后，所有USB寄存器复位到它们的缺省值。

挂起方式：

在挂起检测被使能的情况下（SUSEN =‘1’），当总线上检测到挂起信号时，USB0进入挂起方式，并产生中断（如果中断被使能，即SUSINTE =‘1’）。挂起中断服务程序（ISR）应执行与应用相关的配置任务，如禁止相应的外设和/或配置低功耗方式的时钟源。

怎样退出挂起方式：

1）检测到或产生恢复信号、

2）检测到复位信号。

3）发生设备或USB复位。

如果USB0被挂起，则在发生上述事件时内部振荡器退出挂起方式。

恢复信号：

当总线上检测到恢复信号时，USB0退出挂起方式，并产生恢复中断（如果中断被使能，即RESINTE =‘1’）。软件可以通过向RESUME位（POWER.2）写‘1’来强制产生远程唤醒。当强制产生远程唤醒时，软件应在远程唤醒被启动（RESUME =‘1’）后10 ~ 15ms 向RESUME位写‘0’，以结束恢复信号。

ISO更新：

当软件向ISOUP 位（POWER.7）写‘1’后，ISO 更新功能被使能。在ISO更新功能被使能时，写入到一个ISO IN端点的新数据包要等到收到一个新的帧起始（SOF）信号后才被发送。如果ISO输入端点在收到SOF之前收到一个IN令牌，USB0将发送一个长度为零的数据包。当ISOUP =‘1’时，所有ISO端点的ISO更新功能都被使能。

USB使能：

在上电复位（POR）后USB0被禁止。通过清除USBINH位（POWER.4）来使能USB0。USBINH一旦被写入‘0’，则只能在发生下列事件之一时被置‘1’：1）上电复位（POR），2）向USBRST位（POWER.3）位写‘1’导致的异步USB0复位。

软件应在使能USB0之前执行所有的USB0配置。建议的配置步骤如下：
1．选择并使能USB时钟源。
2．通过向USBRST位写‘1’来复位USB0。
3．配置并使能USB收发器。
4．执行任何一种USB0功能配置（中断、挂起检测）。
5．通过向USBINH位写‘0’来使能USB0。

USB0输入端点中断寄存器：IN1INT

USB输出端点中断寄存器：OUT1INT

USB0公共中断寄存器：CMINT

USB0输入端点中断允许寄存器：IN1IE

USB0输出端点中断允许寄存器：OUT1IE

USB0公共中断允许寄存器：CMIE

串行接口引擎：串行接口引擎（SIE）执行所有低层USB协议，在数据被成功发送或接收后中断处理器。当接收数据时，SIE在接收完一个完整的数据包后中断处理器；相应的握手信号由SIE自动产生。当发送数据时，SIE在发送完一个完整的数据包并且收到相应的握手信号后中断处理器。

当收到损坏/错误的数据包时，SIE不中断处理器。

E0CNT寄存器保持端点0 FIFO中的接收数据字节数。