基于nRF24L01的無(wú)線USB控制系統(tǒng)
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2 系統(tǒng)的硬件部分
2．1 nRY24L0l無(wú)線模塊原理圖
nRF24L01是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)芯片，20個(gè)引腳4mm×4mm QFN封裝，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，采用Enhanced ShockBurst技術(shù)，使用SPI接口與微控制器通信，速率為O～8Mb／s，配置方便。nRF24L01適用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信、無(wú)線個(gè)人電腦外設(shè)、無(wú)線報(bào)警及安全系統(tǒng)、無(wú)線開(kāi)鎖、無(wú)線監(jiān)測(cè)、家庭自動(dòng)化和玩具等諸多領(lǐng)域。關(guān)于該芯片的具體功能和工作模式及其編程過(guò)程請(qǐng)參照參考文獻(xiàn)。該模塊電路原理圖，如圖4所示。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/202551.htm
nRF24L01模塊在PCB布線時(shí)采用雙面板，底層全部鋪地，頂層放置元器件，所有電容電阻電感采用0402封裝電容電感電阻盡量靠近芯片引腳，頂層也需大面積鋪地，在頂層和底層放置大量的通孔。該模塊供電電壓為3．3V，SPI接口可以直接與5V的MCU的IO口相連接，無(wú)SPI接口的MCU可以用IO口模擬SPI時(shí)序，使用方便。
2．2 USB控制芯片PDIUSBDl2原理圖
PDIUSBD12是一款性價(jià)高的USB控制芯片，它與MCU配合使用，這使得設(shè)計(jì)者可以靈活地選擇MCU，它與MCU之間通過(guò)并行接口通信，還支持本地DMA傳輸。圖5是PDIUSBD12與STC89C58RD+單片機(jī)連接的原理圖。
上圖未畫(huà)出STC89C58RD+單片機(jī)，只給出了網(wǎng)點(diǎn)名稱(chēng)，如P00-P07、P27、ALE、INTl、WR、RD，STC89C58RD+與標(biāo)準(zhǔn)的80C51(如AT89S51)引腳完全兼容，PDIUSBD12與MCU的連接有2種方式：總線方式和分開(kāi)的地址數(shù)據(jù)方式。采用總線方式時(shí)引腳10的ALE連接MCU的ALE，引腳28的A0接到高電平；采用分開(kāi)的地址數(shù)據(jù)方式，則ALE連接低電平，A0連接任意的IO口，數(shù)據(jù)或地址(命令)由A0來(lái)區(qū)分。圖5采用總線方式。另外該無(wú)線USB控制器直接使用USB接口供電，省去了電源，降低了成本。
3 系統(tǒng)的軟件部分
3．1 USB的固件與PC端應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
當(dāng)USB設(shè)備連接到主機(jī)后，主機(jī)要先進(jìn)行一系列的枚舉過(guò)程，枚舉就是從USB設(shè)備讀取一些信息，知道設(shè)備是什么樣的設(shè)備，如何進(jìn)行通信，這樣主機(jī)就可以根據(jù)這些信息來(lái)加載合適的驅(qū)動(dòng)程序。枚舉過(guò)程使用控制傳輸，對(duì)于USB設(shè)備來(lái)說(shuō)，固件所要處理的是必須對(duì)主機(jī)發(fā)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的正確的響應(yīng)，除此之外依據(jù)USB設(shè)備的類(lèi)型還要響應(yīng)主機(jī)發(fā)來(lái)的USB設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求。另外如果開(kāi)發(fā)屬于生產(chǎn)商自定義的USB設(shè)備類(lèi)，則需要開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。為了減少開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性，可根據(jù)實(shí)際情況使用USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類(lèi)，現(xiàn)有的設(shè)備類(lèi)有以下幾種：音頻設(shè)備類(lèi)、通信設(shè)備類(lèi)、HID設(shè)備類(lèi)、顯示設(shè)備類(lèi)、海量存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)、電源設(shè)備類(lèi)、打印設(shè)備類(lèi)、集線器設(shè)備類(lèi)等，例如可選擇做成assStorage類(lèi)(海量存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi))或HID(人機(jī)接口)設(shè)備類(lèi)，這樣無(wú)需開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，直接利用操作系統(tǒng)自帶的驅(qū)動(dòng)程序。本系統(tǒng)模擬成一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)，這樣在枚舉過(guò)程中固件除了要響應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備請(qǐng)求外，還需要響應(yīng)2個(gè)類(lèi)特殊請(qǐng)求：GetMaxLun和BulkOnlyMassStorageReset，正確枚舉之后PC機(jī)通過(guò)發(fā)送SCSI命令來(lái)控制U盤(pán)設(shè)備，對(duì)于海量存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)要響應(yīng)以下幾個(gè)命令：INQUIRY、READCAPACITY、READ(10)、WRITE(10)、REQUEST SENSE、TEST UNIT READY等，除此外要自定義私有的SCSI命令，以實(shí)現(xiàn)控制無(wú)線USB設(shè)備。另外還要構(gòu)造一個(gè)FAT文件系統(tǒng)的格式，要正確返回DBR和FAT文件分配表以及文件數(shù)據(jù)。
評(píng)論