基于FT245BM的简易USB接口开发
基于ft245bm的简易usb接口开发
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
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。
图1 ft245bm芯片功能框图
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。
图2 ft245bm外型及引脚分布
表1 ft245bm引脚功能
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。
图3 ft245bm的典型硬件电路
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。
图4 接收数据时序图
图5 接收数据流程图
图6 发送数据时序图
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。
参考文献
1 future technology devices intl ltd. ft245bm data sheet. www.ftdichip.com. 2002-08
2 张红兵,等. 利用ft8u232am实现的usb/rs232转换器. 国外电子元器件,2002（5）
3 范逸之编著. visual basic 与 rs232串行通讯控制. 中国青年出版社,2000
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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。
图1 ft245bm芯片功能框图
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。
图2 ft245bm外型及引脚分布
表1 ft245bm引脚功能
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。
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图4 接收数据时序图
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图6 发送数据时序图
5 结论
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参考文献
1 future technology devices intl ltd. ft245bm data sheet. www.ftdichip.com. 2002-08
2 张红兵,等. 利用ft8u232am实现的usb/rs232转换器. 国外电子元器件,2002（5）
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