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摘要：介绍EZ-USB器件的基本特性和EZ-USB接口设备的开发方法，结合具体设计示例重点讨论EZ-USB接口设备的软配置方式和固件装载技术。 关键词：EZ-USB 软配置 固件装载 引 言 EZ-USB是Cypress公司带智能内核的USB接口器件，集USB通信控制引擎和改进的8051内核于一体，具有全速度、全序列、易开发及软配置等特点，是设计USB设备的首选器件。EZ-USB的串行接口引擎能自动完成主要USB协议处理，简化了设备固件设计。但其软配置与枚举涉及到Windows编程、Windows PnP技术以及Windows DDK工具、INF文件和注册表的使用等问题，因此EZ-USB接口设备的软配置方式和固件装载技术是开发EZ-USB接口设备的关键问题。 1 EZ-USB处理器 EZ-USB的串行接口引擎能自动完成数据收发控制、位填充、数据编码、CRC校验、PID包解码等USB协议处理。EZ-USB在连接时自动进行枚举，建立默认的EZ-USB设备。首次枚举成功后，还可以通过软配置由8051内核重新枚举建立用户定制的设备。 内置的8051处理器，相对标准的8051处理器进行了改进。以AN2131QC为例，主要有以下改进方面： ◇独立的地址总线和数据总线，总线周期为4个时钟，平均运行速度提高了近3倍； ◇双数据指针和自动指针提高了数据交换效率； ◇扩展的中断系统支持13个中断源，并支持自动中断向量； ◇1个I2C接口以及2个UART接口，24个可配置I/O端口； ◇可变周期的MOVX 指令可以适合高低速存储器芯片的接口； ◇3个16位内置定时/计数器、256字节内部寄存器RAM； ◇芯片内部集成有8KB外部RAM，8051内核要用MOVX指令访问此RAM区。 2 EZ-USB软配置特性 2.1 软配置特性 软配置特性是EZ-USB最重要的特性。软配置特性允许设备无限制的升级或再配置。EZ-USB片内集成的外部RAM可用于装载固件。当设备与主机连接时，固件从主机装载到这里执行，而不是固化在ROM中。因此，装载不同的固件设备就呈现出不同的特性，如设备配置、有效端点、工作方式、设备功能等都可以通过改变固件进行再配置，达到软配置目的，这就是EZ-USB的软配置特性。 2.2 配置方式 软配置可采用两种方式实现：自动配置和命令配置。 自动配置是指当设备连接时，固件由专门的装载驱动程序自动装载到设备。这种方式下固件要捆绑在装载驱动程序之中，固件与装载驱动程序之间一一对应，固件修改时要重新生成并重新安装装载驱动程序，固件装载后要重新枚举，以建立定制的USB设备，如果不重新枚举主机会找不到设备。 命令配置是指在应用程序中通过命令操作将固件装载到设备。这种方式不需要专用的装载驱动程序，可在任何时刻装载任意固件。固件装载后可以不用重枚举操作，由EZ-USB内核响应主机请求，可以简化固件设计。采用命令配置方式时，在应用程序中要编写固件装载代码。固件装载代码主要完成下列操作： ◇从Intel Hex格式文件中提取出有效的固件代码； ◇向EZ-USB请求复位8051内核； ◇向EZ-USB请求固件下载，固件下传至EZ-USB的内部RAM； ◇向EZ-USB请求8051内核脱离复位状态； ⑤ 对EZ-USB外设接口和交替功能进行设置。 3 EZ-USB接口设备开发方法 USB设备开发的一般步骤和内容如图1所示。其中面向设备的固件主要包括设备描述符信息、设备功能代码和通信控制功能代码。设备描述信息描述USB设备的一般特性和配置，如设备类别、接口配置、VID和PID等。主机在设备枚举时要获取USB设备的描述符，从而获得设备的配置信息和相关驱动信息。用户可以通过修改固件中的描述符来改变设备的特性。设备功能代码由设备的功能需求决定。通信控制功能代码执行主机请求分析处理和数据交换处理功能。 设备驱动程序提供用户访问设备的接口。开发系统提供厂家的通用设备驱动程序。用户也可以用相关驱动程序开发工具自己定制。自己定制的设备驱动程序要求符合WDM驱动程序规范。若采用自动配置方式，EZ-USB开发系统提供了装载驱动程序开发模板，利用模板开发较简单。采用命令配置方式则要用户在应用程序中编写固件装载代码。 驱动程序一般通过INF文件来安装，INF文件把设备的VID和PID绑定到设备驱动程序上，指定存放驱动程序的路径，提供有关驱动程序的注册和显示信息。因此，Windows检测到EZ-USB设备连接时，能根据注册表自动将设备驱动程序装入系统环境。 4 设计举例 作者利用AN2131QC开发了一个通用的EZ-USB接口模块。此通用模块的软硬件资源全部开放，并配置有测试驱动程序和固件示例。使用此通用模块如同使用一片IC芯片，对设备的描述信息和INF文件稍作修改，并添加设备功能代码，即可构成一台专用的EZ-USB接口设备。 4.1 固件设计 通用EZ-USB模块的固件包括描述符表和USB通信测试程序。描述符表是一组符合USB规范及描述设备特性的结构化信息，赋予其中变量不同的值，设备就呈现出不同的特性。在设备连接时，主机要请求设备提供描述符表，因此描述符表是固件的一部分。本通用模块中定义了5种描述符表，表1所列是各描述符的主要参数。
表1 通用EZ-USB接口模块描述符及主要参数 |
