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串口升級為USB總線接口　USB微控制器功不可沒

串口升級為USB總線接口　USB微控制器功不可沒

隨著資訊時代的來臨，身邊到處可見日新月異的科技產(chǎn)品，如手機,、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，如手機和個人電腦(PC)之間可分享音樂,、照片等資料,，DVD播放器可藉由外部的儲存設(shè)備讀取影片等。

目前廣泛應(yīng)用的資訊交換方式,，包括透過有線或無線網(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,。因為其隨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的并列傳輸(LPT)及RS232串列傳輸?shù)戎苓吔槊妫悄壳叭匀豢梢姴簧俅袀鬏斀槊娴臋C器設(shè)備,、裝置和儀器,，例如最常見的血壓血糖計、體溫計,、電子量測儀器等,，這些大都是因為成本、軟體和應(yīng)用的考量,，所以仍然保留串列傳輸?shù)脑O(shè)計,，如儀器所搭配操作應(yīng)用軟體的成本考量、開發(fā)時程或者毋須再重新設(shè)計軟體等因素。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,，開發(fā)時有一定的困難度，因此串列介面的裝置或儀器在目前來說,，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,，對許多使用者而言,，將帶來更大的便利性，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)用包括個人醫(yī)療裝置,、手機和無線電話、智慧卡和記憶卡的讀卡機(Card Reader),、個人數(shù)位助理(PDA),、MP3播放器、條碼讀取器,、無線數(shù)據(jù)機以及工業(yè)控制系統(tǒng)等,。而盛群的HT82A525R也可實現(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)去實現(xiàn),，對使用者而言，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)勢明顯

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

．USB介面統(tǒng)一各種周邊設(shè)備的連接頭

．即插即用(Plug-and-Play)

　能自動偵測與配置系統(tǒng)的資源,。

．具熱插拔(Hot Attach & Detach)特性

　在作業(yè)系統(tǒng)的已開機的狀態(tài)中，隨時插入或拔離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傳輸與個人電腦溝通,。採用盛群微控制器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€解決方桉。UART的資料由微控制器的韌體(F/W)處理,，并透過USB傳輸協(xié)定,，由個人電腦的應(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埠來自UART裝置的資料,。 

UART的串列傳輸方式是在傳送八個位元資料之前加上一個起始位元,，并在傳送八個位元資料后加上一個停止位元，于是原先傳送一個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,，必須決定以何種速率來進(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誤。 

USB微控制器將UART資料處理后,，主機與裝置間的底層都各有一個串列介面引擎(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)送來的資料部分,，其于信號處理的部分皆由SIE來完成,。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的應(yīng)用程式,。