68HC908JB8單片機及其在USB外設(shè)系統(tǒng)中的應用
主要參數(shù)及引腳功能
MC68HC908JB8是采用HCMOS工藝技術(shù)生產(chǎn)的高性能單片機芯片,具有片內(nèi)256BRAM和8KB的Flash ROM結(jié)構(gòu),16位雙通道TIM模塊(每一通道配有輸入捕捉、輸出比較和PWM工作模式),以及兼容USB1.1協(xié)議低速通信功能。
JB8 的性能
68HC908JB8是一種高性能M68HC08結(jié)構(gòu),它和M6805、M146805及M68HC05族代碼兼容,3MHz內(nèi)部總線頻率,256B的 RAM和8129字節(jié)的Flash存儲器,且在片內(nèi)可編程。最多可達37個一般3.3V的I/O口。其中包括:
因封裝不同有13或10個共享I/O腳
·因封裝不同有24、22、8、或2個專用I/O腳
·端口A有8個鍵盤中斷
·6個10mA的驅(qū)動LED腳
·2個25mA紅外LED腳
·2個在USB模塊禁止情況下,對于PS/2連接有10mA的高電流驅(qū)動腳
16位雙通道TIM兼容USB1.1協(xié)議的低速器件,其中數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mbps,內(nèi)置3.3V的電壓調(diào)節(jié)器。Endpoint0 有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器和8字節(jié)的接收緩沖器;Endpoint1 有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器;Endpoint2有8字節(jié)的發(fā)射緩沖器及8字節(jié)接收緩沖器。
系統(tǒng)保護特征包括可選COP復位、可選LVI復位、非法代碼復位及非法地址復位。
低功耗設(shè)計有完全靜態(tài)STOP模式和WAIT模式,內(nèi)部連接上拉電阻的主復位腳,以及上電復位和外部異步中斷( IRQ)。
引腳功能
JB8單片機有44腳(QFP封裝)、42腳(SDIP封裝)、28腳(PDIP/SOIC封裝)及20腳(PDIP/SOIC封裝),現(xiàn)以44引腳芯片(如圖1)為例,說明各腳的功能。
VDD和VSS分別為電源和地引腳,VREG為3.3V輸出,其主要用于USB數(shù)據(jù)驅(qū)動的電壓調(diào)制,OSC1、OSC2為時鐘引腳,RST外部復位引腳, RST是雙向的,該引腳包含一個對VDD的上拉電阻;IRQ:外部異步中斷引腳,它也可編程進入監(jiān)控模式,該引腳包含一個對VDD的上拉電阻; PTE4/D-也可編程對IRQ1中斷進行觸發(fā),也可編程為USB D-引腳;PTA7/KBA7~PTA0/KBA0:雙向I/O引腳,可編程作為外部鍵盤中斷引腳;PTB7~PTB0:雙向I/O引腳; PTC7~PTC0:雙向I/O引腳;PTD7~PTD0:雙向I/O引腳;引腳E是5位具有特殊功能的引腳,其中PTE4/D-、PTE3/D+同 USB數(shù)據(jù)總線D-、D+共享,其他3個引腳同定時器??爝B接。當USB模塊禁止時,PTE4,PTE3成為驅(qū)動電流10mA的引腳,且包含5KΩ的上拉電阻;當USB ??焓鼓軙r,PTE4/D-和PTE3/D+成為USB的D-和D+。PTE2/TCH1、PTE1/TCH0、PTE0/TCLK為共享引腳。
表1 68HC908JB8性能指標
MC68HC908JB8內(nèi)部包含保護電路,但在使用時應盡量使電壓低于表1中所給的最大值,即VSS ≤VIN或 VOUT≤ VREG。當芯片工作時,不用的引腳要連接到適當?shù)腣SS 或VREG上。
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USB模塊
JB8是根據(jù)USB1.1協(xié)議而設(shè)計的低速USB芯片,它支持控制及中斷數(shù)據(jù)兩種類型傳輸,Endpoint0可作為發(fā)射/接收控制端點;Endpoint1作為中斷發(fā)射端點;Endpoint2可作為發(fā)射/接收端點。
USB模塊功能
模塊功能包括和USB1.1協(xié)議兼容,1.5Mbps 的數(shù)據(jù)速率,3.3V 電壓調(diào)制;其中Endpoint0有8字節(jié)發(fā)射緩沖器和8字節(jié)接收緩沖器,Endpoint1有8字節(jié)發(fā)射緩沖器,Endpoint2有8字節(jié)發(fā)射緩沖器和8字節(jié)接收緩沖器。USB數(shù)據(jù)傳輸控制邏輯包括控制端點Endpoint0及中斷端點Endpoint1和Endpoint2;數(shù)據(jù)包的產(chǎn)生及譯碼; CRC校驗碼的產(chǎn)生及校驗;NRZI碼的編碼/譯碼以及在在傳輸中遇到連續(xù)6個1時的位插入;USB 復位有內(nèi)部MCU產(chǎn)生的復位以及CPU中斷請求產(chǎn)生的復位。通過遠程喚醒支持suspend 和resume操作。USB產(chǎn)生的中斷有傳輸中斷驅(qū)動、Resume 中斷、數(shù)據(jù)包EOP中斷以及USB復位。
功能描述
USB模塊主要管理芯片和主機之間的通信,該功能塊可以分為三部分:雙功能的收發(fā)器;USB控制邏輯單元;端點寄存器(如圖2)。
USB協(xié)議
JB8MCU中的USB模塊支持控制傳輸和中斷傳輸兩種類型。每一USB處理事項都是由一系列的數(shù)據(jù)包組成,每一數(shù)據(jù)包的類型如圖3所示。 Token數(shù)據(jù)包由主機產(chǎn)生并由USB芯片譯碼,數(shù)據(jù)和握手信號包由USB芯片產(chǎn)生和譯碼產(chǎn)生。
SYNC是用來同步的,是數(shù)據(jù)包的前綴;PID和PID緊跟在SYNC后面來決定總線的方向和類型;ADDR是用來選某一特定的USB芯片,該值和芯片內(nèi)寄存器UADDR低7位比較來決定傳輸?shù)哪繕似骷?;ENDP是用來確定USB芯片中某一endpoint的,該JB8芯片取0~2值;CRC是用來校驗地址和數(shù)據(jù)流的,對于信令包是5位,對于數(shù)據(jù)包是16位。
低速芯片
低速芯片IB8的配置即在D腳與VREG(3.3V)之間有一1.5KΩ的上拉電阻。對于低速傳輸,發(fā)射EOP脈寬必須在1.25μs~1.50μs之間,接收時SE0為670ns,且有一個J態(tài)轉(zhuǎn)換作為有效的EOP,SE0大于2.5μs時則自動認為為復位。其外圍連接如圖4所示。
JB8的應用前景
JB8是Motorola推出的具有USB模塊系列產(chǎn)品之一,它與以前推出的05系列完全兼容的基礎(chǔ)上,又增加了許多功能,特別是他提供了USB接口,同USB1.1協(xié)議兼容,且是低速(1.5MIPS)芯片。USB作為一種通用串行總線在1995年開始研究,因為它的通用性引起了廣泛的關(guān)注,JB8正是順應這一潮流而設(shè)計的 MCU。它可設(shè)計開發(fā)支持熱插拔,標準的計算機USB外設(shè)?,F(xiàn)在Motorola公司已經(jīng)開發(fā)出USB的寫字筆、鍵盤、鼠標、游戲桿等。