微控制器的第20脚(P1.1)经过10kΩ的上位电阻连接24C02的第7脚(WP,写保护),控制24C02的写操作使能。当WP为高电平(Vcc)时,只能读取24C02的内容而不能对其进行写入;当WP为低电平(Vss)时,则可以进行读、写操作。设置写保护功能,可以防止存储器内容被意外改写。微控制器的第19脚(P1.3)连接24C02 的第6脚(SCL,串行时钟),为控制24C02的读写操作提供时钟;微控制器的第18脚(P1.5)经过10kΩ的上拉电阻接24C02的第5脚(SDA,串行数据、地址),作为读写24C02的数据、地址信号线。微控制器通过这三根信号线完成对24C02的读写操作,对24C02的读写控制满足I2C总线规范。
3 USB软件狗的软件
USB 软件狗的软件包括主机软件微控制器中的软件(固件)。主机软件和固件相配合,协完成主机与USB软件狗间的信息交换。其中,微控制器中的固件主要完成与 USB主机的通信(包括参与USB总线设备枚举、USB软件狗的自身标识等)、对24C02的读写操作、与主机程序相配合实现和主机程序间的数据交换等任务。微控制器程序的简化软件框图如图2所示。
3.1 USB软件狗插入主机后,主机发现USB软件狗,在执行USB复位操作后,主机使用默认地址(地址0)向USB软件狗发出设备描述符请求,USB软件狗向主机返回自已的设备描述符作为响应;接收到要求的设备描述符后,主机为新发现的USB软件狗指定一个新的USB地址;然后,主机使用新的USB地址重新向 USB软件狗发送一个设备描述符请求,USB软件狗向主机返回自己的设备描述符作为响应。主机向USB软件狗发送配置描述符请求,USB软件狗从程序存储空间中取出相应的描述符并返回给主机。当主机接收到所有的描述符后,USB设备枚举过程即告结束。至此,主机已完全了解USB软件狗的资源要求、端点类型和性能等特性。
3.2 USB软件狗和主机间的数据交换
由于CY7C63100A/CYC63101A只提供两个USB端点:端点0和端点1。端点1只能发送数据而不能接收数据,所以不适合USB软件狗的交互式数据交换的要求,故只有使用端点0与主机进行数据交换。
USB 共支持四种类型的传输:等时传输、中断传输、控制传输和批量传输。要求恒定的连续传输速率的实时应用程序一般都采用等时传输方式。等时传输要求及时地提供数据,且对数据正确性要求不高而对时间极为敏感,所以在等时传输中,数据的有效性不能保证。在传送数据发生错误时,USB并不处理这些错误,而是继续传送新的数据。中断传输方式总线用于对设备的查询,以确定设备是否有数据需要传输。因此中断传输的方向总是从USB设备到主机,传送的数据量很小。但这些数据需要及时处理,以达到实时效果。控制传输提供了一种方法来配置USB设备,并对它操作的某些方面进行控制。每个设备都必须实现一个缺省的控制端点(端点 0),控制端点用来配置设备、控制设备状态以及设备操作的其它方面,包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。批量传输适用于对数据的正确性要求很高、而对数据传输速率没有特殊要求的设备。
除缺省的针对端点0的控制传输外,对于其他三种传输方式,端点的传输方式一旦确定,则该端点在此配置下只能进行某一特定方向上的数据传输,而不可以在通信过程中改变传输方向,除非重新选择配置,对于USB软件狗应用,由于USB软件狗与主机间要不断地相互进行数据交换,且每次所需要交换的数据量不大,故选用控制传输方式。
控制传输至少由两个阶段组成,也有可能是三个阶段。建立阶段——控制传输总线从建立阶段开始,在本阶段主机向目标设备传送信息,定义对USB设备的请求类型(例如读设备描述符)。数据阶段——这个阶段仅仅是因要求数据传输的请求定义的。例如,在数据阶段,读描述符的请求把描述符的内容发送给主机。状态阶段 ——这个阶段用来报告所请求的操作的结果。控制传输从建立阶段开始,它包含8字节的信息包。这个8字节的信息包定义了在控制传输的数据阶段所传输的数据数量。在数据阶段,信息包的最大数据载荷限制为64字节。对于本设计,由于CY7C63100A/CY7C63101A的端点0只提供了8字节的FIFO缓冲区,故最大信息包只能取8字节。如果有更多的数据需要传输,可以分多次完成。控制传输参与错误检测和恢复机制,努力提供一种最大限度的恢复,以保证数据的完整性。
USB设备枚举过程结束后,并没有立即开始工作,必须由主机根据在枚举阶段所获得的信息对USB设备进行配置。配置完成后,USB设备才进入工作状态。此后,主机就可以与USB设备进行数据交换了。
主机与USB软件狗间的数据交换过程由主机方起,每一次数据交换都由完整的控制传输完成。在控制传输的建立阶段,主机向USB软件狗发送8字节的信息包,通过用户自定久的请求类型字段规定USB软件狗对后续数据应进行的处理,或要求USB软件狗向主机返回特定的信息。在数据阶段,USB软件狗接收指定数据或按要求向主机发送相应数据。控制传输的状态阶段指示本次数据传输的结果状态,以确定本次交互是否正确完成。
3.3 读写24C02
为防止24C02的内容意外改变(例如,由于强干扰或不规范操作等),在不进行写操作时,应使WP引脚保持为高电平,即P1.1保持为高电平。在进行写操作时使WP变低,并一直保持到写操作完成。写操作完成后立即恢复WP为高电平。对24C02具体的读写操作符合I2C总线规范,很多相关书籍都有具体的实例程序,本文不再多述。
为安全起见,存储器24C02中的数据应采用加密后的形式存放。
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