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串口升級(jí)為USB總線接口　USB微控制器功不可沒(méi)

串口升級(jí)為USB總線接口　USB微控制器功不可沒(méi)

隨著資訊時(shí)代的來(lái)臨，身邊到處可見(jiàn)日新月異的科技產(chǎn)品,，如手機(jī),、電腦,、DVD播放器等，這些電子商品如雨后春筍般的出現(xiàn)及發(fā)明,，不僅改變了周遭的生活和習(xí)慣,，也帶來(lái)許多的便利性。在如此多的電子商品,，資訊的交換,、分享顯得格外重要，如手機(jī)和個(gè)人電腦(PC)之間可分享音樂(lè),、照片等資料,，DVD播放器可藉由外部的儲(chǔ)存設(shè)備讀取影片等。

目前廣泛應(yīng)用的資訊交換方式,，包括透過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)路,、通用序列匯流排(USB),、記憶卡等,，其中USB最常被用于與電腦之間的溝通。因?yàn)槠潆S插隨拔和傳輸速度快的特性,，使得目前USB被大量廣泛的使用,。 

USB的出現(xiàn)，雖然試著統(tǒng)一并取代早期最常見(jiàn)的并列傳輸(LPT)及RS232串列傳輸?shù)戎苓吔槊?，但是目前仍然可?jiàn)不少串列傳輸介面的機(jī)器設(shè)備,、裝置和儀器，例如最常見(jiàn)的血壓血糖計(jì),、體溫計(jì),、電子量測(cè)儀器等，這些大都是因?yàn)槌杀?、軟體和應(yīng)用的考量,，所以仍然保留串列傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)，如儀器所搭配操作應(yīng)用軟體的成本考量,、開(kāi)發(fā)時(shí)程或者毋須再重新設(shè)計(jì)軟體等因素,。再者，USB軟體和硬體技術(shù)性較通用非同步收發(fā)傳輸器(UART)複雜,，開(kāi)發(fā)時(shí)有一定的困難度,，因此串列介面的裝置或儀器在目前來(lái)說(shuō)，仍有不少的巿占率,。因此,，若可以將串列介面的裝置改為USB的方式，對(duì)許多使用者而言,，將帶來(lái)更大的便利性,，值得一提的是,，目前筆記型電腦已經(jīng)取消LPT及RS232，取而代之的是USB,。若可將串列的裝置改為USB,，則對(duì)產(chǎn)品的推廣和使用有不少幫助。 

市面上有推出USB to UART的橋接器(Bridge)IC,，為USB和人機(jī)介面裝置(HID)提供低成本且精巧的USB連接方桉,，這些應(yīng)用包括個(gè)人醫(yī)療裝置、手機(jī)和無(wú)線電話,、智慧卡和記憶卡的讀卡機(jī)(Card Reader),、個(gè)人數(shù)位助理(PDA)、MP3播放器,、條碼讀取器,、無(wú)線數(shù)據(jù)機(jī)以及工業(yè)控制系統(tǒng)等。而盛群的HT82A525R也可實(shí)現(xiàn)此應(yīng)用,，但不同的是,，其使用現(xiàn)有的全速(Full Speed)USB微控制器(MCU)去實(shí)現(xiàn)，對(duì)使用者而言,，可直接下載網(wǎng)站上的應(yīng)用范例,，直接將一次性編程(OTP)燒錄在微控制器上，顯得更方便,。 

USB優(yōu)勢(shì)明顯

USB是一種標(biāo)準(zhǔn)的連接介面,，以下列出USB的優(yōu)點(diǎn)：

．USB介面統(tǒng)一各種周邊設(shè)備的連接頭

．即插即用(Plug-and-Play)

　能自動(dòng)偵測(cè)與配置系統(tǒng)的資源。

．具熱插拔(Hot Attach & Detach)特性

　在作業(yè)系統(tǒng)的已開(kāi)機(jī)的狀態(tài)中,，隨時(shí)插入或拔離USB裝置,，毋須再關(guān)閉電源。

．傳輸速度快

　USB規(guī)格1.1中,，傳送速度可達(dá)到12Mbit/s,；USB 2.0最快可達(dá)到480Mbit/s。

．USB最多可以連接一百二十七個(gè)周邊設(shè)備 

表1為USB傳輸介面與傳統(tǒng)介面裝置的相關(guān)規(guī)格比較,。 

而舊有UART介面的產(chǎn)品,，可以使用USB微控制器經(jīng)由USB傳輸與個(gè)人電腦溝通。採(cǎi)用盛群微控制器HT82A525R和標(biāo)準(zhǔn)RS-232裝置(Device)連接,，是取代傳統(tǒng)RS-232傳輸?shù)囊粋€(gè)解決方桉,。UART的資料由微控制器的韌體(F/W)處理，并透過(guò)USB傳輸協(xié)定,，由個(gè)人電腦的應(yīng)用程式處理資料,，方塊圖如圖1所示。 

圖1 USB to UART硬件功能方塊圖

微控制器采用12MHz振蕩器,，輸入輸出(I/O)埠(Port)PA0,、PA1分別連接RS232的RXD及TXD接腳,。除了選擇外掛晶體振蕩器，也可選擇內(nèi)建的12MHz振盪電路作為系統(tǒng)頻率,，并減少印刷電路板(PCB)上使用的零件及降低成本,。圖2為本設(shè)計(jì)之應(yīng)用電路圖。 

圖2 USB to UART應(yīng)用電路圖

USB微控制器透過(guò)微控制器的I/O埠與UART介面的裝置溝通,，由韌體處理I/O埠來(lái)自UART裝置的資料,。 

UART的串列傳輸方式是在傳送八個(gè)位元資料之前加上一個(gè)起始位元，并在傳送八個(gè)位元資料后加上一個(gè)停止位元,，于是原先傳送一個(gè)位元組要傳送八次就增為十次,。圖3是UART串列傳輸?shù)氖疽鈭D，傳輸時(shí)間順序由左至右,。 

圖3 UART協(xié)定圖

在UART的傳輸結(jié)構(gòu)中,，起始位元固定為0，停止位元固定為1,，所以接收端的動(dòng)作是一直不斷地檢查傳輸線的狀態(tài),。 

串列傳輸協(xié)定的傳輸速度，通常以速率(Baud Rate),，即每秒傳輸?shù)奈辉獢?shù)來(lái)衡量,，一般UART常使用的速率有1,200,、2,400,、4,800、9,600及19,200等,。兩種裝置在進(jìn)行串列傳輸時(shí),，必須決定以何種速率來(lái)進(jìn)行資料傳輸，當(dāng)兩種裝置使用同一速率才能確保資料傳輸正確無(wú)誤,。 

USB微控制器將UART資料處理后,，主機(jī)與裝置間的底層都各有一個(gè)串列介面引擎(Serial Interface Engine, SIE)，使用USB通訊協(xié)定彼此進(jìn)行溝通,。HT82A525R微控制器也整合USB SIE,，由于微控制器本身只有處理主控端(Host)送來(lái)的資料部分，其于信號(hào)處理的部分皆由SIE來(lái)完成,。有SIE單元后,，USB韌體工程師只須專注于裝置的韌體部分與主機(jī)的應(yīng)用程式。