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USB接口类单片机特点及应用
[正文]:引 言 usb接口已经在无线接入设备、电子商务、安全钥匙、pda及计算机便携式外设上有了广泛的应用。
本次freescale杯设计竞赛推荐的两款单片机带有usb接口，它们是支持高速、全速usb传输的mc9s12uf32和支持低速usb传输的mc68hc908jb8/16。
mc9s12uf32 单片机 mc9s12uf32是16位单片机中低价位、高性能hc/s12家族中的一员。
由s12内核(star core cpu)，加其它标准的片上模块组成，包括32k字节flash eeprom，3.5k字节ram，1.5k队列qram，高速usb2.0(480mb/s)接口，给usb批量数据传输使用的集成队列控制器(ique)，ata5接口(pci总线接口)，u盘类flash接口(compact flash)，sd/mmc接口，智能多媒体接口，记忆棒接口，一个16位8通道定时器，串行通讯接口，73个独立氖諭/o通道和2个输入通道。
系统集成模块(sim)负责管理系统资源的映射、时钟产生、中断控制和总线接口。
mc9s12uf32系统总线为16位宽。
外部总线可以在8位窄模式下工作，这使得在低成本系统中可以使用单个8位宽存储器。
特别地，ique模块控制了一条专门的内部总线，这条总线使得从存储接口到usb模块可以保持每秒60m字节的传输率。
可以说这款单片机是专门为高速usb存储设备接口设计的。
使用这款芯片的主要模块是集成队列控制器(ique)、usb2.0接口和众多存储控制器接口(如ata5)中的一个或多个。
cpu本身起到了对系统的配置和控制作用，真正的数据传输通过ique作为中介完成，不需要cpu的干预，这是利用这款芯片进行产品设计时的思路。
集成队列模块ique由三个主要部分组成：que控制器、que集成模块(qim)和1.5k字节，宽度可定义为16位的静态队列ram(qram)。
que控制器有四个通道，它们可以在单个ique时钟周期内移动一个字节或者一个16位字。
qim内部的复用和控制逻辑允许qram在que控制器和cpu之间共享。
模块有三个总线接口：外设(ip)总线接口，ip 先进先出缓冲接口(fifo)和s12的cpu接口(eeprom总线)。
集成队列模块ique可以在不需cpu干预的情况下进行自动数据块传输，并且由于队列数据传输发生在cpu不使用qram的时间段内，因此不需要借用cpu总线周期。
一个快速通道专门供高数据速率的外围设备使用。
即使cpu在使用qram，该通道也能保证数据传输的带宽。
不同于dma控制器，ique是专门面向高速数据传输的单片机设计的，传输队列的一端是单片机内的外围设备，另一端是qram。
这种设计大大减少了地址指针，计数器和其它控制逻辑的数目，降低了系统设计的复杂程度。
在数据队列的自动传输过程中，数据以fifo的方式写入或传出qram。
cpu可以通过对que控制器寄存器的操作实现对qram的写入或者读出，这些寄存器作为fifo数据端口工作。
特别地，cpu可以用普通的读或写方式对qram进行随机访问。
当从fifo数据端口访问qram中的信息时，指针会自动更新，此时qram缓冲区以环形或线性fifo方式工作。
fifo的起始指针和末尾指针也可以直接修改。
que控制器中的四个队列通道可以以接收队列或者发送队列方式工作。
转移方式只是把一个接收通道和发送通道联系到同一块qram fifo缓冲区上，这样数据就可以在没有cpu的干预下自动从一个外设传送到另一个外设。
当某一个队列通道关闭时，与该通道相联系的fifo缓冲区可以作为软件缓冲区使用。
usb2.0模块依靠片上usb设备控制器(udc20)和usb物理层接口(uphy)，支持usb全速和高速协议。
usb2.0模块的示意框图如图1所示。
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图1 usb2.0模块方块图 udc20模块通过ip总线处在s12内核的编程控制中。
有6个独立的端点，它们可以配置为控制、中断、批量或者同步传输的in/out端点。
两个64字节的端点缓冲区分配给了物理端点1，该端点默认为控制端点。
另外三个64字节缓冲区分配给了物理端点2，3和6。
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