;;;; 摘 要： 結(jié)合USB手寫板，介紹了用MC68HC05JB4等MOTOROLA單片機開發(fā)USB設(shè)備的一般思路和具體方法。 ;;; 關(guān)鍵詞： 通用串行總線（USB） MC68HC05JB4 單片機 人機接口設(shè)備（HID） 通訊 掛起 喚醒 ;;; 當今的計算機外部設(shè)備，都在追求高速度和高通用性。為了滿足用戶的需求，以Intel為首的七家公司于1994年推出了USB（Universal ; Serial; Bus，通用串行總線）總線協(xié)議，專用于低、中速的計算機外設(shè)。目前，USB端口已成為微機主板的標準端口；而在不久的將來，所有的微機外設(shè)，包括鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、數(shù)字相機、掃描儀和游戲柄等等，都將通過USB與主機相連。 ;;; 作為一個硬件廠商或是開發(fā)者，最關(guān)心的便是如何去開發(fā)USB外設(shè)。MOTOROLA公司從1996年開始，陸續(xù)推出了一系列支持USB總線協(xié)議的單片機，如最早的用于顯示器的68HC05BD9A，用于鼠標的68HC05JB2，以及用于集線器（HUB）的MC141555等等。這些芯片共同的特點是都內(nèi)含一個USB模塊，通過這個模塊，用戶可以很方便地實現(xiàn)USB總線上的數(shù)據(jù)通訊。68HC05JB4最初是用于開發(fā)USB游戲桿的，后來也常被用于其他一些USB外設(shè)的開發(fā)，比如USB手寫板等等。它除了含有USB接口以外，還有6路8位A／D變換輸入端，4路鍵盤中斷掃描用輸入端，并可最多同時開啟19個I／O端口。 ;;; 我們設(shè)計的USB漢字手寫板，采用國內(nèi)漢王公司的傳感器獲得筆畫信息，傳給MC68HC05JB4，經(jīng)過整理后通過USB總線發(fā)送到PC，再由我們編寫的驅(qū)動程序接收，最終轉(zhuǎn)給漢王的文字識別軟件識別。 ;;; １ USB總線系統(tǒng)硬件連接 ;;; USB通過一個四線電纜來傳輸信號與電源，如圖１所示。 ;;; 其中Ｄ＋和Ｄ－是一對差模的信號線，而VBus和GND則提供了＋5V的電源，它可以給一些設(shè)備?包括Hub?供電。USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率：一種是12Mb的高速?full speed?模式，另一種是1.5Mb的低速模式，這兩種模式可以同時存在于一個USB系統(tǒng)中（注：在新發(fā)布的2.0協(xié)議版本中，高速模式被定義為120～240M）。USB信號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線，而且最長不能超過5m；而在低速模式時可以使用非屏蔽電纜，甚至是非雙絞線，但最長不能超過3m。為了與電纜阻抗匹配，在電纜的每一端都使用了非平衡終端匹配電阻。該電阻也保證了能夠檢測外設(shè)與端口的連接或分離，并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。 ;;; 68HC05JB4只支持低速USB外設(shè)。它提供了兩個端口分別與電纜的Ｄ＋、Ｄ－相連；同時提供了一個3.3V的參考電壓與Ｄ－相連。典型連接如圖２。圖中電阻電容的參數(shù)是我們在USB手寫板中采用的數(shù)值，其中1.5kΩ的電阻要求較高，阻值范圍必須是1.5kΩ±5％。由于電纜長度有限，類似電纜負載之類的工作就不再需要開發(fā)者去考慮了。 ;;; ２ USB總線系統(tǒng)軟件設(shè)計 ;;; USB設(shè)備的軟件功能主要有兩點：一是監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)，自動產(chǎn)生狀態(tài)信息和用戶命令信息；一是完成主機與設(shè)備之間的USB總線通訊，自動處理主機的控制和查詢命令。 ;;; 前一功能與設(shè)備的具體工作方式有關(guān)，與一般非USB設(shè)備的實現(xiàn)方法大體一致。唯一的區(qū)別是開發(fā)者需要預(yù)先定義設(shè)備所屬的類別和使用的協(xié)議。原因是，USB協(xié)議將設(shè)備分為不同的類型，每個設(shè)備類型都定義了類似功能設(shè)備的共同行為和協(xié)議。例如HID（Human Interface; Device）人機接口設(shè)備主要指用于人控制計算機系統(tǒng)操作的器件，而電源設(shè)備（Power Device）則被定位為HID的子系統(tǒng)之一。對設(shè)備進行分類是為了消除不同硬件廠商之間的差異，以便于主機（PC）對設(shè)備進行方便、統(tǒng)一的管理。相同類型的設(shè)備都由一組標準定義的功能模塊組成。這樣主機與USB設(shè)備之間的通信就可以通過一些標準格式的數(shù)據(jù)包來完成。USB開發(fā)者論壇發(fā)布了一系列USB設(shè)備的類型定義，并配以相應(yīng)的使用說明。如果開發(fā)者需要了解HID及其子類設(shè)備，可以查閱參考文獻[2][3]。 ;;; 開發(fā)者還應(yīng)考慮的是主機的工作平臺，比如Windows98／NT、Unix等等，原因是不同的系統(tǒng)對不同的設(shè)備的支持程度不同。例如在Windows98下，系統(tǒng)除了提供通用的USB設(shè)備的底層驅(qū)動以外，還單獨