C8051F320单片机原理及引脚及封装
本文给出了一种基于
C8051F320的数据采集系统USB接口设计方案，完成了USB接口硬件电路设计和软件程序开发，并将其应用到仓库视频监控系统中，实现了快速、方便的数据采集和传输。
C8051F320是由美国Cygnal公司推出的C8051F系列单片机中的一款用于USB设备的小型单片机。该器件内部集成有2304ByteRAM和16KByte的Flash存储器。由于利用该芯片进行设计时可以不需要任何外部元件，因而是小型USB应用的理想选择。与其它同类USB产品相比，C8051F320主要具有如下一些特点：
由于
C8051F320微控制器内部集成了一个USB接收器，简单易用，因此，用它进行USB接口的硬件设计也显得比较简单。主要包括两部分的内容，一是接口转换模块供电方式的选择，二是USB引脚的连接。图2是其USB接口电路图。模块选择自供电模式，图2所示的整个模块的供电电源都来自外部5V电源。C8051F320中的USB收发器内部已经集成了上拉电阻，不需要任何外部器件就可直接与USB接口相连。
USB设备固件程序是USB设备必须实现的部分，它的主要目的是：当USB设备连接到主机上时，主机可以发现新设备，然后建立连接并完成数据传输任务，也就是能够让上位机能够正常检测和识别USB设备。因此，本固件设计的目的是使主机能够识别C8051F320设备，以及正确的与它进行通信。同时为了在USB上达到最大的传输速度，C8051F320固件设计成中断驱动。
C8051F320固件分为两个部分：前台主程序和后台中断服务程序。在USB固件程序中，最重要的工作就是USB描述符的定义和USB传输中断的处理。USB描述符是USB协议定义的一套描述设备功能和属性的固定结构的描述语言。USB2.0中的描述符包括设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符等8种标准描述符和其它一些非标准描述符。USB主机通过USB描述符完成设备类型的识别和配置，客户端驱动程序通过这些信息来正确访问设备并与其通信。本文在对C8051F320的配置中除了端点0外还用到了端点1和端点2，它们的描述符如表1所示。
USB传输中断的处理也是一个重要的部分。传输中断的处理由ISR和前台主程序共同完成。这两部分的数据交换通过事件标志和数据缓冲区来实现。当C8051F320的USB引擎从主机收到一个数据包时，就会产生一个中断请求，
C8051F320立即响应中断，通过读取USB功能控制器的三个中断寄存器CMINT、IN1INT和OUT1INT来判断中断来源，然后根据不同的中断来源跳入相应的处理模块以进行不同的中断处理，并在处理完毕后返回。
设备都必须支持的默认控制传输端点，主要用于主机对USB设备的配置、状态信息的获取和设备错误的纠正等，它的中断处理模块由控制输出和控制输入两部分组成。每次传输首先由设置事务开始，然后根据设置事务数据不同的中断来源跳入相应的处理模块以进行不同的中断处理，并在处理完毕后返回。同时在ISR中，固件将数据包从C8051F320的USB引擎内部缓冲区移到一个自定义的数据缓冲区，并在随后请求清零其内部缓冲区，以使其能够继续接收新的数据包。然后返回到主循环，检查自定义缓冲区内是否有新的数据并开始其它的任务。由于这种结构，主循环只用检查自定义缓冲区内需要处理的新数据，专注于新数据的处理，而ISR也能够以最大速度进行数据的传输。这样，程序对USB的操作更加简单，也便于程序的维护。
在主机中安装基于
C8051F320USB设备的驱动程序之后，该设备就会被默认成该主机的一个串口，因此在主机的处理中可以将它当作一个虚拟的串口进行处理，读取其数据就如读串口数据一样方便，很快就能够建立快速通信平台。主机软件采用VC＋＋开发的，串行通信部分采用API函数直接进行编写。它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的方法。主机软件使用API文件函数进行串口通信的控制。将基于C8051F320的USB接口电路应用到仓库视频监控系统中。
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