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USB通信芯片FT245BM的应用
[正文]: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：ft245bm usb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 （future technology devices intl. 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。
2 ft245bm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3.3 v的稳压器，1个6 mhz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1 ft245bm引脚功能 引脚号 引脚名称 类 型 引脚功能25 d0 i/o 双向数据总线24 d1 i/o 双向数据总线23 d2 i/o 双向数据总线22 d3 i/o 双向数据总线21 d4 i/o 双向数据总线20 d5 i/o 双向数据总线19 d6 i/o 双向数据总线18 d7 i/o 双向数据总线16 rd in 由低变高时，允许从接收数据缓冲区读取数据15 wr in 由高变低时，允许将数据发送到数据缓冲区14 txe out 为低时，允许数据写入发送数据缓冲区12 rxf out 为低时，允许数据缓冲区的数据被读取7 usbdp i/o usb数据信号线d+，接1.5kω的上位电阻到3.3v8 usbdm i/o usb数据信号线d-32 eecs i/o eeprom片选线1 eesk out eeprom时钟线2 eedata i/o eeprom数据线10 pwren out 电源使能线11 si/wu in 发送立刻消息或唤醒信号线4 reset in 复位脚5 rstout out 内部复位生成器的输出脚27 xtin in 时钟输入脚28 xtout out 时钟输出脚31 test in 测试脚6 3v3out out 3.3v输出脚3、26 vcc pwr 电池，+4.4～5.25v13 vccio pwr 控制引脚10～12、14～16、18～25的信号电平，+3.0～+5.25v9、17 gnd pwr 电源地30 avcc pwr 内部模拟电源29 agnd pwr 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6 mhz晶振模块或由1个6 mhz的晶体及2个33 pf的电容组成。
脚和i/o 24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。
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（virtual com port）驱动程序。
该驱动程序兼容windows 98/ 98 se、windows 2000/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insight se-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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