基于FT245BM的简易USB接口开发

基于FT245BM的简易USB接口开发

摘要：FT245BM的主要功能是进行USB和并行I/O口之间的协议转换。详细介绍FT245BM芯片的工作原理、内部结构、引脚分布及功能；给出基于FT245BM接口电路的典型设计及驱动和应用软件的编写方法。
　　关键词：FT245BMUSB接口并行I/O口
　　
　　引言
　　
　　1概述
　　
　　当前，USB外设的开发是一个热点。由于USB总线具有传输速度快、占用资源少及真正的即插即用等优点，越来越受到业界的青睐。可是，USB的开发要求设计人员对USB的标准、Firmware（固件）编程及驱动程序的编写等有较深入的理解，因此限制了USB的开发人员；而基于FT245BM芯片的USB产品开发，能够使研发人员在最短的周期内开发出相应的USB产品。该芯片由FTDI（FutureTechnologyDevicesIntl.Ltd.）公司推出，使用简单、性能卓越，只要熟悉单片机编程及简单的VB、VC应用程序编程，就可很容易地进行用户产品开发。
　　
　　2FT245BM芯片功能简介
　　
　　FT245BM的主要功能是进行USB和并行I/O口之间的协议转换。芯片一方面可从主机接收USB数据，并将其转换为并行I/O口的数据流格式发送给外设；另一方面外设可通过并行I/O口将数据转换为USB的数据格式传回主机。中间的转换工作全部由芯片自动完成，开发者无须考虑固件的设计。
　　
　　FT245BM内部主要由USB收发器、串行接口引擎（SIE）、USB协议引擎和先进先出（FIFO）控制器等构成，如图1所示。USB收发器提供USB1.1/2.0的全速物理接口到USB总线，支持UHCI/OHCI主控制器；串行接口引擎主要用于完成USB数据的串/并双向转换，并按照USB1.1规范来完成USB数据流的位填充/位反填充，以及循环冗余校验码（CRC5/CRC16）的产生和检错；USB协议引擎管理来自USB设备控制端口的数据流；FIFO控制器处理外部接口和收发缓冲区间的数据转换。
　　
　　FIFO控制器实现与单片机（如AT89C51等）的接口，主要通过8根数据线D0~D7及读写控制线（、WR、和）来完成和单片机的数据交互。FT245BM内含两个FIFO数据缓冲区，一个是128字节的接收缓冲区，另一个是384字节的发送缓冲区。它们均用于USB数据与并行I/O口数据的交换缓冲区。
　　
　　另外，FT245BM还包括1个内置的3.3V的稳压器，1个6MHz的振荡器、8倍频的时钟倍频器、USB锁相环和EEPROM接口。FT245BM采用32脚的PQFP封装，体积小巧，易于和外设做到一块板上。其外形及引脚分布如图2所示，各引脚的功能描述如表1所列。
　　
　　表1FT245BM引脚功能
　　
　　引脚号引脚名称类型引脚功能25D0I/O双向数据总线24D1I/O双向数据总线23D2I/O双向数据总线22D3I/O双向数据总线21D4I/O双向数据总线20D5I/O双向数据总线19D6I/O双向数据总线18D7I/O双向数据总线16RDIN由低变高时，允许从接收数据缓冲区读取数据15WRIN由高变低时，允许将数据发送到数据缓冲区14TXEOUT为低时，允许数据写入发送数据缓冲区12RXFOUT为低时，允许数据缓冲区的数据被读取7USBDPI/OUSB数据信号线D+，接1.5kΩ的上位电阻到3.3V8USBDMI/OUSB数据信号线D-32EECSI/OEEPROM片选线1EESKOUTEEPROM时钟线2EEDATAI/OEEPROM数据线10PWRENOUT电源使能线11SI/WUIN发送立刻消息或唤醒信号线4RESETIN复位脚5RSTOUTOUT内部复位生成器的输出脚27XTININ时钟输入脚28XTOUTOUT时钟输出脚31TESTIN测试脚63V3OUTOUT3.3V输出脚3、26VCCPWR电池，+4.4～5.25V13VCCIOPWR控制引脚10～12、14～16、18～25的信号电平，+3.0～+5.25V9、17GNDPWR电源地30AVCCPWR内部模拟电源29AGNDPWR内部模拟电源地
　　3硬件设计
　　
　　FT245BM的典型硬件电路如图3所示。该电路采用总线供电模式，同时采用上电复位方式，通过的输出使单片机复位。时钟电路可采用4脚的6MHz晶振模块或由1个6MHz的晶体及2个33pF的电容组成。脚和I/O24脚相连，用于判断USB总线是处于挂起状态还是正常状态。在USB接口的电源端采用一个磁珠，以减少主机和设备的干扰；同时，电源端增加了去耦和旁路电容，以提高电路的抗干扰性能。在PCB板的设计中，数据线的走线应尽可能短并且长度相等。图3中的93C46（93C56或93C66）是一片EEPROM，用于存储产品的VID、PID、设备序列号及一些说明性文字等。这些需要用户自己编写，编写的应用程序由FTDI提供。用户只须运行相应的VB应用程序，写入自己相应的信息即可。该EEPROM是可选的。若没有EEPROM，FT245BM将使用默认的VID、PID、产品描述符和电源描述符，并且没有设备的序列号。
　　
　　图3FT245BM的典型硬件电路
　　
　　4软件编程
　　
　　当FT245BM的USB接口连接到主机后，必须在PC机上安装一个由FTDI公司免费提供的虚拟串行口VCP（VirtualCOMPort）驱动程序。该驱动程序兼容Windows98/98SE、Windows2000/ME/XP等不同版本。用户可以在这虚拟串口上进行应用程序的开发。该虚拟串口可以像一个标准的物理串口那样被访问，可本质上所有针对虚拟串口的数据通信都是通过USB总线完成的，在设备端则通过并行I/O口完成。
　　
　　在PC端，应用VB对虚拟串口（通常为COM3）进行应用编程。我们直接应用MSComm控件，将MSComm3.CommPort置为3，MSComm3.Seetings置为“9600，n，8，1”（该速率为默认设置，实际上VCP驱动程序总是使数据以最快速率传输）；通过MSComm3.PortOpen设置COM3的开关状态；通过MSComm3.Input和MSComm3.Output读入或输出数据。在读取数据时，设置MSComm3.Rthreshold的值为1。只要有数据传到PC机，就立即触发MSComm3.CommEvent事件，自动读取COM3的数据；而发送数据则可自动或手动发送，由用户自己设置。根据这些，用户就可以轻松编写自己的应用程序了。
　　
　　在设备端，基于万利的InsightSE-52仿真器进行编程。根据图4所示接收数据时序图，首先，须采样到信号为低，若为低，表明有接收到来自PC机的数据，允许单片机通过八位数据总线D0~D7读取数据。接着，通过信号由低到高的变化锁存数据（读入数据）。最后，延迟一段时间，重新开始下一字节的读取。软件流程如图5所示。发送数据过程，可根据图6所示发送数据时序图，同理编写发送数据的程序。设备程序可以在此基础上进一步开发，即用户根据自己的具体项目进行编程。
　　
　　5结论
　　
　　利用FT245BM进行USB接口的开发，简单、容易，开发周期短，易于为工程实践所采用；同时，也可以直接用于新产品的开发，如数码相机的USB接口、MP3播放器的USB接口及无线Modem的USB接口等。
　　
　　
　　
　　

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