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USB 3.0编程宝典

作译者：郑杰

出版时间：2013-09 千字数：1282 版次：01-01 页数：768

开本：16(185*260) 装帧： I S B N ：9787121212963

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目　　录
 
第1部分  USB总线接口技术基础	1
第1章  USB技术概述	2
1.1  USB总线技术的产生	2
1.2  认识USB总线接口	3
1.2.1  USB A型插座和插头	4
1.2.2  USB B型插座和插头	4
1.2.3  USB mini型插座和插头	5
1.2.4  USB micro型插座和插头	6
1.2.5  USB 3.0型插座和插头	7
1.2.6  USB电缆结构	11
1.3  USB总线版本	13
1.3.1  USB 1.0	13
1.3.2  USB 1.1	13
1.3.3  USB 2.0	14
1.3.4  USB 3.0	14
1.3.5  其他USB规范	16
1.4  USB规范概览	17
1.5  USB总线结构	18
1.5.1  USB主机	18
1.5.2  USB电缆	19
1.5.3  USB设备	19
1.6  USB总线特点	20
1.7  USB的竞争技术解析	21
1.7.1  IEEE 1394接口技术	21
1.7.2  eSATA接口技术	22
1.7.3  USB PLUS接口技术	23
1.7.4  Thunder Bolt超高速接口技术	23
1.7.5  USB接口与其他计算机接口
的对比	24
1.8  USB设备的开发	24
1.9  小结	26
第2章  USB电源管理	27
2.1  USB的供电	27
2.1.1  USB接口的电源指标	27
2.1.2  USB外设功率需求	28
2.2  典型USB外设的电源设计	28
2.2.1  USB根集线器	29
2.2.2  USB总线供电集线器	29
2.2.3  USB自供电集线器	30
2.2.4  USB总线供电低功率设备	31
2.2.5  USB总线供电高功率设备	31
2.2.6  USB自供电设备	32
2.2.7  USB设备功率需求的设置	32
2.3  USB电源管理	34
2.3.1  激活（ACTIVE）	34
2.3.2  挂起（SUSPEND）	34
2.3.3  空闲（FAST EXIT IDLE）	34
2.3.4  睡眠（SLOW EXIT IDLE）	35
2.3.5  USB 2.0与USB 3.0电源管
理的区别	35
2.4  小结	36
第3章  USB事务处理	37
3.1  USB事务处理概述	37
3.2  令牌阶段	38
3.2.1  同步字段	38
3.2.2  令牌包	38
3.3  数据阶段	46
3.3.1  同步字段	46
3.3.2  数据包	47
3.4  握手阶段	48
3.4.1  同步字段	48
3.4.2  握手包	49
3.5  USB事务处理	50
3.5.1  IN事务处理	51
3.5.2  OUT事务处理	52
3.5.3  SETUP事务处理	53
3.5.4  PING事务处理	54
3.5.5  SOF事务处理	55
3.5.6  SPLIT事务处理	55
3.5.7  PRE事务处理	56
3.6  USB设备的总线状态	57
3.7  USB设备的总线列举	58
3.7.1  连接USB设备	58
3.7.2  断开USB设备	59
3.8  小结	59
第4章  USB数据传输类型	60
4.1  USB数据传输概述	60
4.1.1  USB下传数据	61
4.1.2  USB上传数据	61
4.1.3  USB的数据传输类型	62
4.2  USB块传输	62
4.2.1  USB块传输方式	63
4.2.2  块传输的数据包长度	63
4.2.3  块事务处理	63
4.3  USB中断传输	65
4.3.1  USB中断传输方式	66
4.3.2  中断传输的数据包长度	66
4.3.3  中断事务处理	66
4.4  USB同步传输	68
4.4.1  USB同步传输方式	68
4.4.2  同步传输的数据包长度	69
4.4.3  同步事务处理	69
4.5  USB控制传输	71
4.5.1  USB控制传输方式	71
4.5.2  控制传输数据包长度	72
4.5.3  控制事务处理	72
4.6  USB 3.0与USB 2.0数据传输的对比	74
4.6.1  接口不同	75
4.6.2  数据传输方式不同	75
4.6.3  编码方式不同	75
4.6.4  数据传输对比	76
4.7  小结	77
第5章  USB设备配置	78
5.1  USB描述符概述	78
5.2  设备描述符（Device）	79
5.2.1  设备描述符定义	79
5.2.2  设备描述符示例	82
5.3  配置描述符（Configuration）	83
5.3.1  配置描述符定义	83
5.3.2  配置描述符示例	84
5.4  字符串描述符（String）	85
5.4.1  字符串描述符定义	85
5.4.2  字符串描述符示例	85
5.5  接口描述符（Interface）	86
5.5.1  接口描述符定义	86
5.5.2  接口描述符示例	88
5.6  端点描述符（Endpoint）	88
5.6.1  端点描述符定义	88
5.6.2  端点描述符示例	90
5.7  设备限定描述符（Device Qualifier）	91
5.7.1  设备限定描述符的定义	91
5.7.2  设备限定描述符示例	93
5.8  其他速率配置描述符（Other SpeedConfiguration）	93
5.8.1  其他速率配置描述符的定义	93
5.8.2  其他速率配置描述符示例	95
5.9  USB设备请求概述	95
5.9.1  标准USB设备请求概述	95
5.9.2  USB设备请求处理过程	96
5.10 读取状态请求（GetStatus）	96
5.10.1  读取设备	97
5.10.2  读取接口	98
5.10.3  读取端点	99
5.11 清除特性请求（ClearFeature）	100
5.11.1  清除设备特性	101
5.11.2  清除接口特性	102
5.11.3  清除端点特性	102
5.12 设置特性请求（SetFeature）	102
5.12.1  设置设备特性	103
5.12.2  设置接口特性	104
5.12.3  设置端点特性	104
5.12.4  设置测试特性	104
5.13 设置地址请求（SetAddress）	105
5.14 读取描述符请求（GetDescription）	105
5.15 设置描述符请求（SetDescriptor）	107
5.16 读取配置请求（GetConfiguration）	108
5.17 设置配置请求（SetConfiguration）	109
5.18 读取接口请求（GetInterface）	109
5.19 设置接口请求（SetInterface）	111
5.20 同步帧请求（SynchFrame）	111
5.21 设备请求示例	111
5.21.1  声明设备请求	112
5.21.2  设备请求的响应	112
5.22 小结	115
第6章  USB集线器配置	116
6.1  USB集线器简介	116
6.1.1  集线器设备类	117
6.1.2  集线器的配置	118
6.2  USB集线器描述符	118
6.2.1  集线器设备描述符	118
6.2.2  集线器配置描述符	120
6.2.3  集线器接口描述符	121
6.2.4  集线器端点描述符	123
6.2.5  集线器类描述符	124
6.3  USB集线器类请求	126
6.3.1  读取集线器状态请求GetHubStatus	126
6.3.2  读取下行端口状态请求GetPortStatus	127
6.3.3  禁止集线器的特性请求ClearHubFeature	127
6.3.4  禁止下行端口特性请求ClearPortFeature	128
6.3.5  使能集线器特性请求SetHubFeature	129
6.3.6  使能下行端口特性请求SetPortFeature	129
6.3.7  读取集线器描述符请求GetHubDescriptor	130
6.3.8  设置集线器描述符请求SetHubDescriptor	130
6.3.9  清除TT块请求ClearTTBuffer	131
6.3.10 复位TT块请求ResetTT	132
6.3.11 读取TT内部状态请求GetTTState	132
6.3.12 停止TT正常工作请求
StopTT	133
6.4  小结	133
第7章  USB HID设备配置	134
7.1  USB HID设备简介	134
7.2  USB HID设备描述符	136
7.2.1  USB HID设备的定义	136
7.2.2  USB HID基本描述符	137
7.2.3  USB HID类描述符	142
7.3  USB HID设备类请求	144
7.3.1  获取报告请求GetReport	144
7.3.2  获取空闲速率请求GetIdle	145
7.3.3  获取HID协议请求GetProtocol	146
7.3.4  设置报告请求SetReport	146
7.3.5  设置空闲速率请求SetIdle	147
7.3.6  设置HID协议请求SetProtocol	148
7.4  小结	149
第8章  常用的USB芯片	150
8.1  USB芯片分类概述	150
8.1.1  通用USB芯片	150
8.1.2  专用USB芯片	151
8.2  通用USB 接口芯片	151
8.2.1  高速USB接口芯片EZ-USBFX2LP	151
8.2.2  可编程片上系统PSoC USB芯片	159
8.2.3  通用USB接口芯片CH375A	163
8.2.4  超速USB 3.0接口芯片CYUSB3014	170
8.3  专用USB接口芯片	171
8.3.1  USB HID类接口芯片CY7C63723	171
8.3.2  NEC USB3.0芯片＆micro;PD720200	173
8.3.3  USB转串口芯片CH341	175
8.4  USB接口的PCB设计技巧	182
8.4.1  差分阻抗匹配	183
8.4.2  供电和接地	184
8.4.3  USB接头屏蔽	185
8.4.4  晶体振荡器	186
8.5  小结	186
第2部分  USB驱动程序设计	187
第9章  USB驱动程序	188
9.1  WDM驱动程序概述	188
9.1.1  WDM驱动程序简介	188
9.1.2  WDM驱动程序的特点	189
9.1.3  WDM驱动程序的分层结构	190
9.2  WDM功能驱动程序的组成	192
9.2.1  入口例程	193
9.2.2  即插即用例程	194
9.2.3  分发例程	197
9.2.4  电源管理例程	198
9.2.5  卸载例程	200
9.3  USB设备的即插即用实现	201
9.3.1  即插即用设备状态	202
9.3.2  启动USB设备	202
9.3.3  停止USB设备	203
9.3.4  删除USB设备	204
9.4  即插即用IRP请求的处理规则	205
9.5  驱动开发工具——DriverStudio	207
9.5.1  DriverStudio软件工具集	208
9.5.2  搭建DriverStudio驱动开发环境	208
9.5.3  配置DriverStudio编译环境	212
9.6  WDM驱动程序基本结构	213
9.6.1  基类KDriver	213
9.6.2  即插即用类KPnPDevice	215
9.6.3  物理对象类KPnpLowerDevice	219
9.7  使用DriverStudio创建USB驱动	219
9.7.1  创建USB驱动程序框架	219
9.7.2  USB驱动程序设计	224
9.8  小结	225
第10章  通用USB驱动程序解析	226
10.1  驱动程序文件简介	226
10.1.1  USB设备驱动程序的安装	227
10.1.2  USB设备的识别	227
10.2  驱动程序INF文件的结构	228
10.2.1  版本节	229
10.2.2  源文件盘符节	232
10.2.3  源文件节	233
10.2.4  目标磁盘节	233
10.2.5  供应商节	234
10.2.6  默认安装节	235
10.2.7  字符串节	235
10.3  Cypress通用USB驱动——基于VC6.0平台	235
10.3.1  CyLoad.inf文件分析	236
10.3.2  CyUSB.inf文件分析	240
10.3.3  驱动程序的安装	243
10.4  Cypress通用USB驱动——基于.NET平台245
10.4.1  CyUSB.inf文件	246
10.4.2  CyUSB.inf文件分析	249
10.5  微软通用USB驱动——WinUSB	250
10.5.1  WinUSB简介	250
10.5.2  WinUSB驱动程序安装包	252
10.5.3  WinUSB INF文件	253
10.6  小结	257
第11章  LabVIEW平台的USB驱动程序开发	258
11.1  NI LabVIEW平台简介	258
11.1.1  LabVIEW平台简介	258
11.1.2  NI-VISA开发平台	259
11.2  LabVIEW平台下的USB驱动开发	260
11.2.1  NI-VISA的USB驱动简介	260
11.2.2  创建USB驱动	261
11.2.3  INF安装文件	264
11.3  小结	269
第3部分  USB编程基础	271
第12章  基于DriverStudio的USB设备编程基础	272
12.1  USB编程类函数概述	272
12.2  设备编程类KUsbLowerDevice	272
12.2.1  激活设备配置函数ActivateConfiguration	273
12.2.2  终止设备配置函数	DeActivateConfiguration	274
12.2.3  初始化厂商自定义请求函数	BuildVendorRequest	274
12.2.4  分配USB类请求函数	BuildClassRequest	275
12.2.5  清除USB特征标志函数	ClearFeature	275
12.2.6  设置USB特征标志函数	SetFeature	276
12.2.7  获取状态信息函数GetStatus	276
12.2.8  获取USB帧号函数	GetCurrentFrameNumber	276
12.2.9  设置未配置状态函数	Unconfigure	277
12.2.10 设置配置状态函数Configure	277
12.2.11 配置USB接口函数	PreconfigureInterface	277
12.2.12 获取USB接口描述符函数	LocateInterface	277
12.2.13 获取USB配置描述符函数	Preconfigure	278
12.2.14 删除资源函数	ReleaseResources	278
12.2.15 获取字符串描述符函数	GetStringDescriptor	278
12.2.16 获取设备描述符函数	GetDeviceDescriptor	279
12.2.17 初始化实例函数Initialize	279
12.2.18  URB发送函数SubmitUrb	279
12.3  接口编程类KUsbInterface	280
12.3.1  使能USB接口函数	SelectAlternate	281
12.3.2  清除USB特征标志函数	ClearFeature	281
12.3.3  设置USB特征标志函数	SetFeature	281
12.3.4  获取状态信息函数GetStatus	282
12.3.5  厂商自定义请求函数	BuildVendorRequest	282
12.3.6  分配USB类请求函数	BuildClassRequest	283
12.3.7  设置管道函数Pipes	283
12.3.8  获取管道数量函数	NumberOfPipes	284
12.3.9  获取接口协议函数Protocol	284
12.3.10 获取接口子类函数Subclass	284
12.3.11 获取接口类函数Class	284
12.3.12 获取接口号函数AlternateSetting	284
12.3.13 获取接口数量函数	InterfaceNumber	285
12.3.14 初始化实例函数Initialize	285
12.3.15 关闭接口函数Close	285
12.3.16 判断是否打开函数IsOpen	286
12.3.17 打开实例函数Open	286
12.3.18  URB发送函数SubmitUrb	286
12.3.19 判断实例是否有效函数	IsValid	287
12.4  管道编程类KUsbPipe	287
12.4.1  初始化实例函数Initialize	288
12.4.2  打开接口函数Open	288
12.4.3  判断是否打开函数IsOpen	288
12.4.4  关闭管道函数Close	288
12.4.5  中断数据传输函数	BuildInterruptTransfer	289
12.4.6  控制数据传输函数	BuildControlTransfer	289
12.4.7  块数据传输函数	BuildBulkTransfer	290
12.4.8  同步数据传输函数	BuildIsochronousTransfer	290
12.4.9  清除USB特征标志函数	ClearFeature	291
12.4.10 设置USB特征标志函数	SetFeature	291
12.4.11 获取状态信息函数GetStatus	291
12.4.12 管道复位函数Reset	292
12.4.13 丢弃传输函数Abort	292
12.4.14 初始化厂商自定义请求函数	BuildVendorRequest	292
12.4.15 初始化类请求函数	BuildClassRequest	293
12.4.16 获取最大帧字节数函数	MaximumPacketSize	293
12.4.17 获取最大传输字节数函数	MaximumTransferSize	294
12.4.18 获取管道句柄函数Handle	294
12.4.19 获取中断检查间隔函数	PollInterval	294
12.4.20 获取管道端点地址函数	EndpointAddress	294
12.4.21 设置最大传输字节数函数	SetMaximumTransferSize	294
12.4.22  URB发送函数SubmitUrb	295
12.4.23 获取传输类型函数Type	295
12.5  小结	295
第13章  基于Visual C++的USB设备编程基础	296
13.1  基于Visual C++的USB设备编程环境	296
13.1.1  cyioctl类控制函数	296
13.1.2  CyAPI控制函数类	297
13.2  cyioctl控制函数类	298
13.2.1  中止端点请求接口IOCTL_	ADAPT_ABORT_PIPE	298
13.2.2  断开设备接口IOCTL_	ADAPT_CYCLE_PORT	299
13.2.3  获取设备地址接口IOCTL_	ADAPT_GET_ADDRESS	299
13.2.4  获取替换接口IOCTL_ ADAPT_	GET_ALT_INTERFACE_SETTING	299
13.2.5  获取描述字符串接口	IOCTL_ADAPT_GET_	DEVICE_NAME	300
13.2.6  获取电源状态接口IOCTL_	ADAPT_GET_DEVICE_POWER_STATE	300
13.2.7  获取版本号接口IOCTL_	ADAPT_GET_DRIVER_VERSION	300
13.2.8  获取替换名称接口IOCTL_	ADAPT_GET_FRIENDLY_NAME	301
13.2.9  获取端点数量接口IOCTL_	ADAPT_GET_NUMBER_ENDPOINTS	301
13.2.10 获取单次传输大小接口IOCTL_	ADAPT_GET_TRANSFER_SIZE	302
13.2.11 获取USBDI版本号接口IOCTL_ADAPT_GET_USBDI_VERSION	302
13.2.12 复位USB设备接口IOCTL_ADAPT_RESET_PARENT_PORT	302
13.2.13 复位USB端点接口IOCTL_	ADAPT_RESET_PIPE	303
13.2.14 设置替换接口IOCTL_ADAPT_SELECT_INTERFACE	303
13.2.15 发送控制请求接口IOCTL_ADAPT_SEND_EP0_CONTROL_TRANSFER	303
13.2.16 数据通信接口IOCTL_ ADAPT_SEND_NON_EP0_TRANSFER	304
13.2.17 设置电源状态接口IOCTL_	ADAPT_SET_DEVICE_POWER_STATE	305
13.2.18 设置传输字节数接口IOCTL_ADAPT_SET_TRANSFER_SIZE	305
13.3  CyAPI控制函数类	306
13.3.1  USB设备控制类	CCyUSBDevice	306
13.3.2  USB配置信息类	CCyUSBConfig	319
13.3.3  USB端点控制类	CCyUSBEndPoint	322
13.3.4  USB接口控制类	CCyUSBInterface	329
13.3.5  USB块传输端点控制类	CCyBulkEndPoint	332
13.3.6  USB控制传输端点类	CCyControlEndPoint	333
13.3.7  USB中断传输端点控制类	CCyInterruptEndPoint	336
13.3.8  USB同步传输端点控制类	CCyIsocEndPoint	337
13.4  USB数据传输实例	339
13.5  小结	341
第14章  基于Visual C#的USB设备编程基础	342
14.1  基于Visual C#的USB设备编程环境	342
14.2  USBDeviceList类	343
14.2.1  USBDeviceList函数	343
14.2.2  Count成员变量	344
14.2.3  Dispose函数	344
14.2.4  USBDeviceList [int index]	成员变量	345
14.2.5  USBDeviceList [string 	FriendlyName]成员变量	345
14.2.6  USBDeviceList [int VendorID, 	int ProductID]成员变量	346
14.2.7  USBDeviceList [int VendorID, 	int ProductID, int UsagePage, 	int Usage]成员变量	346
14.3  CyUSBDevice类	347
14.3.1  BcdUSB成员变量	347
14.3.2  DevClass成员变量	348
14.3.3  DevProtocol成员变量	348
14.3.4  DevSubClass成员变量	348
14.3.5  DriverName成员变量	349
14.3.6  FriendlyName成员变量	349
14.3.7  Manufacturer成员变量	350
14.3.8  Name成员变量	350
14.3.9  Path成员变量	350
14.3.10  ProductID成员变量	351
14.3.11  VendorID成员变量	351
14.3.12  SerialNumber成员变量	351
14.3.13  USBAddress成员变量	352
14.4  CyControlEndPoint类	352
14.4.1  Direction成员变量	353
14.4.2  Index成员变量	353
14.4.3  ReqCode成员变量	353
14.4.4  ReqType成员变量	354
14.4.5  Target成员变量	354
14.4.6  Value成员变量	354
14.4.7  XferData函数	354
14.4.8  Read函数	355
14.4.9  Write函数	356
14.5  CyIsocEndPoint类	357
14.5.1  GetPktBlockSize函数	357
14.5.2  BeginDataXfer函数	357
14.5.3  FinishDataXfer函数	358
14.5.4  GetPktCount函数	360
14.5.5  XferData函数	361
14.6  CyHidDevice类	362
14.6.1  GetFeature函数	363
14.6.2  GetInput函数	363
14.6.3  ReadInput函数	364
14.6.4  SetFeature函数	364
14.6.5  SetOutput函数	365
14.6.6  WriteOutput函数	365
14.6.7  ToString函数	366
14.7  CyUSBStorDevice类	369
14.7.1  SendScsiCmd函数	370
14.7.2  ToString函数	371
14.7.3  TimeOut成员变量	371
14.8  CyBulkEndPoint类	372
14.9  小结	373
第15章  基于LabVIEW的USB设备编程基础	374
15.1  NI-VISA USB设备交互控制	374
15.2  VISA控制函数	378
15.2.1  VISA打开	378
15.2.2  VISA关闭	378
15.2.3  VISA USB控制输出	379
15.2.4  VISA USB控制输入	379
15.2.5  VISA写入	380
15.2.6  VISA读取	381
15.3  小结	381
第4部分  USB开发实践	383
第16章  EZ-USB FX2LP固件设计	384
16.1  Cypress固件开发工具	384
16.1.1  安装开发包	384
16.1.2  开发包工具简介	386
16.2  基本固件框架	388
16.2.1  基本固件框架的建立	388
16.2.2  固件调试	389
16.3  固件程序设计	394
16.3.1  USB端口读写的程序设计	394
16.3.2  USB端口读写的固件仿真调试	398
16.3.3  USB端点的数据发送和采集	398
16.3.4  数据发送和采集仿真调试	402
16.4  小结	404
第17章  USB控制数码管显示实例	405
17.1  EZ-USB FX2LP的I/O端口	405
17.1.1  普通I/O功能	408
17.1.2  第二复用功能	410
17.2  控制端点0请求	413
17.2.1  USB控制传输	413
17.2.2  USB设备请求及固件响应	414
17.2.3  获得状态请求（Get Status）	415
17.2.4  设置特性请求（Set Feature）	416
17.2.5  清除特性请求（Clear Feature）	417
17.2.6  获得描述符请求（Get Descriptor）	418
17.2.7  设置描述符请求（Set Descriptor）	420
17.2.8  设置配置请求（Set Configuration）	421
17.2.9  获得配置请求（Get Configuration）	422
17.2.10 设置接口请求（Set Interface）	422
17.2.11 获得接口请求（Get Interface）	423
17.2.12 同步帧请求（Sync Frame）	423
17.2.13 固件加载请求（Firmware Load）		423
17.2.14 自定义请求	424
17.3  USB控制数码管实例	425
17.3.1  数码管显示原理	425
17.3.2  电路原理图	428
17.4  USB固件程序设计	429
17.4.1  主程序文件	430
17.4.2  功能实现代码	437
17.4.3  自定义请求的定义	438
17.4.4  USB描述	445
17.4.5  下载固件程序	451
17.5  USB主机程序设计	454
17.5.1  建立项目	454
17.5.2  程序设计	457
17.5.3  编译程序并运行	464
17.6  小结	464
第18章  使用EEPROM列举USB设备	465
18.1  USB启动配置模式	465
18.1.1  EZ-USB FX2LP的启动模	式简介	465
18.1.2  默认USB设备状态	466
18.2  EEPROM引导USB启动	467
18.2.1  无EEPROM引导启动	467
18.2.2  EEPROM引导启动	468
18.2.3  启动配置寄存器	469
18.2.4  固件下载和重列举	471
18.2.5  不同芯片的接线	472
18.3  电路原理图	472
18.4  固件程序设计	474
18.4.1  主程序文件	475
18.4.2  请求响应函数	477
18.4.3  初始化子程序	480
18.4.4  功能子程序	481
18.4.5  自定义请求的定义	481
18.5  USB描述符	481
18.5.1  设备描述符	482
18.5.2  高速配置描述符	482
18.5.3  全速配置描述符	484
18.5.4  字符串描述符	485
18.6  下载固件程序	486
18.7  驱动程序设计	490
18.8  主机程序设计	492
18.8.1  建立工程	492
18.8.2  用户界面设计	495
18.8.3  程序代码设计	496
18.8.4  编译执行	499
18.9  小结	499
第19章  基于Slave FIFO模式的USB数据采集	500
19.1  Slave FIFO模式简介	500
19.1.1  Slave FIFO模式接口配置	501
19.1.2  典型的数据传输	506
19.2  Slave FIFO模式程序设计	515
19.2.1  Slave FIFO程序设计的基	本概念	516
19.2.2  Slave FIFO模式寄存器介绍	517
19.2.3  Slave FIFO工作模式一：	AUTO IN模式	529
19.2.4  Slave FIFO工作模式二：	AUTO OUT模式	531
19.2.5  Slave FIFO工作模式三：	CPU访问OUT数据包	532
18.2.6  Slave FIFO工作模式四：	CPU访问IN数据包	534
19.3  Slave FIFO模式数据采集实例	535
19.3.1  电路设计	536
19.3.2  USB固件程序设计	537
19.3.3  上位机程序设计	545
19.3.4  程序运行	552
19.4  小结	552
第20章  PSoC USB设计实例	553
20.1  电路原理图设计	553
20.2  固件设计	554
20.2.1  创建项目	554
20.2.2  配置USB	558
20.2.3  配置引脚	563
20.2.4  配置时钟	563
20.2.5  固件程序设计	565
20.2.6  下载程序	567
20.3  驱动程序设计	569
20.3.1  制作驱动程序	569
20.3.2  安装驱动程序	571
20.4  上位机程序设计	574
20.4.1  调试固件	575
20.4.2  创建项目	577
20.4.3  软件设计	578
20.4.4  运行程序	581
20.5  小结	582
第21章  USB控制DA输出实例	583
21.1  D/A转换器概述	583
21.1.1  D/A转换原理	583
21.1.2  D/A转换器的类型	584
21.1.3  D/A转换器的性能参数	586
21.2  电路原理图设计	587
21.3  固件设计	588
21.3.1  创建项目	588
21.3.2  配置USB	589
21.3.3  配置时钟	592
21.3.4  配置DA	594
21.3.5  配置引脚	598
21.3.6  固件程序设计	598
21.4  驱动程序设计	602
21.5  上位机程序设计	604
21.5.1  创建项目	605
21.5.2  软件设计	606
21.5.3  运行程序	610
21.6  小结	611
第22章  USB控制A/D转换实例	612
22.1  A/D转换器概述	612
22.1.1  A/D转换原理	612
22.1.2  A/D转换器的技术参数	616
22.1.3  A/D转换器的选择原则	617
22.2  8通道AD转换器MAX1300	617
22.2.1  引脚接口	618
22.2.2  工作方式	620
22.2.3  控制指令	623
22.3  电路原理图设计	626
22.4  固件设计	627
22.4.1  创建项目	627
22.4.2  配置USB	628
22.4.3  配置时钟	631
22.4.4  配置SPI组件	633
22.4.5  配置引脚	635
22.4.6  固件程序设计	636
22.5  驱动程序设计	643
22.6  上位机程序设计	646
22.6.1  创建项目	646
22.6.2  软件设计	647
22.6.3  运行程序	654
22.7  小结	654
第23章  USB集线器开发实例	655
23.1  USB Hub芯片CY7C65642	655
23.1.1  CY7C65642接口	656
23.1.2  CY7C65642供电模式	658
23.1.3  EEPROM配置项	659
23.1.4  时钟配置	661
23.1.5  复位电路	662
23.1.6  过流监测	662
23.1.7  端口指示	663
23.2  四端口USB集线器设计	663
23.2.1  电路图	664
23.2.2  安装	666
23.3  小结	667
第24章  U盘设计实例	668
24.1  U盘存储芯片	668
24.1.1  Nor-Flash存储芯片和Nand-	Flash存储芯片	668
24.1.2  Nand-Flash存储器K9K4G08U0M		668
24.1.3  Nand-Flash存储器的组织	结构	670
24.1.4  Nand-Flash存储器的指令集	671
24.1.5  Nand-Flash存储器的操作	672
24.2  基于Nand-Flash的文件系统	672
24.2.1  磁盘分区格式简介	672
24.2.2  基于Nand-Flash的文件系统	673
24.2.3  Nand-Flash存储器上的FAT	结构	678
24.3  Nand-Flash控制器	678
24.3.1  CY7C68024简介	679
24.3.2  兼容Nand-Flash存储器	680
24.4  U盘设计实例	681
24.4.1  电路原理图	681
24.4.2  重新配置U盘	683
24.5  小结	684
第25章  USB接口控制示波器实例	685
25.1  示波器简介	685
25.1.1  示波器分类	686
25.1.2  示波器的主要技术指标	686
25.1.3  主要示波器生产商	687
25.1.4  示波器的使用注意事项	689
25.2  示波器编程接口	689
25.2.1  USBTMC简介	690
25.2.2  DPO2024示波器	691
25.2.3  安装符合USBTMC的驱动	程序	692
25.3  USB读写示波器实例	693
25.3.1  创建项目	693
25.3.2  程序设计	695
25.3.3  程序演示	700
25.4  使用NI-VISA控制示波器实例	701
25.4.1  创建项目	701
25.4.2  程序设计	707
25.4.3  运行程序	708
25.5  小结	708
第26章  Android平台USB接口开发	709
26.1  Android平台简介	709
26.1.1  Android开放手机联盟	709
26.1.2  Android的特性	710
26.1.3  Android对比其他主流操作	系统	711
26.1.4  Android系统构架	711
26.1.5  Android开发工具	713
26.1.6  Android程序结构分析	714
26.2  Android的USB接口	718
26.2.1  Android USB接口模式	718
26.2.2  USB附件模式	719
26.2.3  USB主机模式	722
26.2.4  调试注意事项	725
26.3  USB硬件设计	725
26.3.1  电路原理图	725
26.3.2  固件程序设计	727
26.3.3  固件程序代码	733
26.4  Android程序设计	737
26.4.1  创建项目	737
26.4.2  界面布局	741
26.4.3  程序实现	743
26.4.4  运行结果	752
26.5  小结	753

前　　言

USB是一种新型的计算机总线接口技术，其全称为Universal Serial Bus（通用串行总线）。目前，在消费电子产品以及智能测控等领域，USB接口得到了广泛的应用。USB接口使得计算机和外部设备的连接十分方便，例如USB鼠标、USB键盘、USB摄像头、USB移动硬盘、USB打印机等。在实际设计工作中，也越来越多地采用USB技术，例如USB接口控制、高速USB数据采集等。目前USB接口大有取代其他老式接口的趋势。因此，掌握USB接口的设计开发是非常必要的。
为了便于广大电子设计者能够掌握USB接口的知识，并快速开展基于USB接口的设计开发，本书详细介绍了新型USB总线接口的协议、工作原理、驱动程序开发、固件程序设计和上位机程序设计。另外，本书还以丰富的实例，全面详细地介绍了在各种应用场合下USB的设计实例。学完本书后，读者可以全面地掌握USB接口的设计开发。
和其他书籍相比，本书具有如下优点
1．知识点丰富全面
为了便于读者全面掌握USB总线接口技术，本书涉及USB总线技术接口协议、USB事务处理、USB数据传输类型、各类USB描述符及设备请求，同时还介绍了各种平台下的USB驱动程序开发和上位机编程。通过本书，读者可以完整掌握不同平台下USB设备的开发。
2．内容新颖
USB接口技术发展非常迅速，现在已经推出了全新的超高速USB 3.0接口技术协议。本章在介绍常规的USB接口协议和开发时，还介绍了当前最新的USB 3.0总线接口技术。同时，在USB接口开发和应用方面，针对近年来全新的LabVIEW平台USB接口开发以及嵌入式Android操作系统下的USB接口开发进行了介绍。这些内容都是近年来USB接口的全新应用点，十分具有前沿性。
3．遵循开发流程
由于USB开发涉及不同的领域，所以为了便于读者学习，本书按照开发流程和学习顺序，严格划分章节。通过USB总线技术接口协议、USB驱动程序开发、USB编程基础和USB开发实战4章的内容，逐步带领读者深入USB接口开发。同时，在每一章中，采用由浅入深的方式，逐步展开各个知识点的讲解。
4．实例完整详细
对于读者来说，完整详细的实例可以帮助读者理解和掌握USB接口的开发。本章对于每一个应用实例都详细介绍了开发基础知识，并提供了完整的电路原理图、驱动程序设计、固件程序和上位机程序。读者可以将本书实例直接应用于实际工作中。对于需要改进的实例，也只需要简单修改，就可以投入使用。
5．开发代码讲解注释详细
本书在每一个USB设计实例中，对程序代码进行了比较详细的注释和讲解，从而帮助读者理解程序代码的功能，加速USB设计学习的进度。
6．多平台开发模式
随着技术的不断进步和发展，USB接口的开发可以采用多种方式。本书摆脱传统的单一平台设计模式，全面介绍了DriverStudio、Visual C++、Visual C#、LabVIEW和Android平台下的USB接口开发。读者可以更为全面地掌握USB接口开发，为日后的设计工作提供更多思路。
本书的内容
本书以全面性、实用性、系统性、完整性和前沿性为重点，详细介绍了USB总线技术接口开发的全过程。本书分为4篇，共26章内容。
第一篇是USB总线接口技术基础篇，共分为8章。详细介绍了USB接口技术、USB事务处理、USB数据传输类型、各类USB设备配置以及常用的USB接口芯片。
第1章为USB技术概述，介绍了USB总线技术的产生、USB接口类型以及USB总线版本，同时还对USB总线结构以及其他相关计算机接口进行了介绍对比。最后，给出了USB设备开发的基本流程。
第2章为USB电源管理，介绍了USB接口的供电方式，并重点介绍了典型USB接口的电源设计以及USB电源管理方式。
第3章为USB事务处理，介绍了USB事务处理的各个阶段以及7种典型的USB事务处理，这是USB接口协议的底层基础。
第4章为USB数据传输类型，详细介绍了USB接口的块传输、中断传输、控制传输和同步传输4种传输类型，并针对全新的USB 3.0介绍了传输方式的改变。
第5章为USB设备配置，对USB功能设备的描述符进行了全面的介绍，并详细讲解了USB设备请求。
第6章为USB集线器配置，详细介绍了USB集线器的描述符以及集线器设备请求。
第7章为USB HID设备配置，详细介绍了USB HID类设备的描述符以及USB HID设备请求。
第8章为常用的USB芯片，介绍了几种常用的通用USB接口芯片和专用USB接口芯片，这些内容是USB接口开发的基础，在实际开发过程中经常会用到。最后，还介绍了USB接口在PCB设计上的注意事项。

第二篇是USB驱动程序设计篇，共分为3章。详细介绍了USB驱动程序的概述，以及采用DriverStudio、通用驱动程序和LabVIEW平台下的USB驱动程序开发。
第9章为USB驱动程序，介绍了Windows平台的WDM驱动程序框架，并介绍了DriverStudio驱动开发工具。
第10章为通用驱动程序解析，详细讲解了驱动程序的INF文件结构，并介绍了Cypress通用驱动程序和微软通用USB驱动程序WinUSB。
第11章为LabVIEW平台的USB驱动程序开发，详细讲解了NI LabVIEW平台及NI-VISA平台，介绍了如何使用NI-VISA来创建LabVIEW平台的USB驱动程序。

第三篇是USB编程篇，共分为4章。详细介绍了在DriverStudio、Visual C++、Visual C#和LabVIEW平台下如何实现USB设备编程。
第12章为基于DriverStudio的USB设备编程基础，介绍了DriverStudio提供的上位机USB开发库函数及其应用。
第13章为基于Visual C++的USB设备编程基础，介绍了Cypress的USB接口开发库函数CyAPI的应用。
第14章为基于Visual C#的USB设备编程基础，介绍了Cypress提供的.net平台USB开发库函数及其应用。
第15章为基于LabVIEW的USB设备编程基础，介绍了在NI LabVIEW平台下使用VISA函数如何读写和控制USB设备。

第四篇是USB开发实战篇，共分为11章。详细介绍了在各个应用场合的USB接口开发，提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第16章为EZ-USB FX2LP固件设计，详细讲解了Cypress固件开发工具，并通过实例介绍了USB接口固件设计和调试方法。
第17章为USB控制数码管显示实例，详细讲解了USB接口的控制端点0及其请求，并使用EZ-USB FX2LP的IO端口来实现对数码管的控制。实例中提供了完整的电路原理图、固件程序和上位机程序。
第18章为使用EEPROM列举USB设备，详细讲解了EZ-USB FX2LP的EEPROM启动模式，并通过一个实例介绍了如何实现自定义USB设备的启动。实例中提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第19章为基于Slave FIFO模式的USB数据采集，详细介绍了EZ-USB FX2LP的Salve FIFO接口模式及其程序设计，并通过一个实例介绍了如何实现高速数据采集。实例中提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第20章为PSoC USB设计实例。本章采用PSoC 3系列USB接口芯片，介绍了使用PSoC Creator设计USB固件程序的方式、驱动程序和上位机程序设计。实例中提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第21章为USB控制DA输出实例，详细讲解了D/A转换器的工作原理，并使用PSoC芯片内部集成的D/A转换器来实现特定信号的输出。实例中提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第22章为USB控制A/D转换实例，详细讲解了A/D转换的工作原理，并通过一个高性能的8通道A/D转换器MAX1300来采集外部的多路模拟信号。实例中提供了完整的电路原理图、驱动程序、固件程序和上位机程序。
第23章为USB集线器开发实例，详细介绍了USB Hub芯片CY7C65642，并依此设计了一个4端口USB 2.0高速集线器。实例中提供了完整的电路原理图。
第24章为U盘设计实例，详细讲解了U盘存储芯片的操作方式以及Nand-Flash控制器CY7C68024，并依此设计了一个U盘。实例中提供了完整的电路原理图。
第25章为USB接口控制示波器实例，介绍了示波器及示波器的编程接口，并通过两个实例介绍了如何实现USB接口示波器的控制。实例中提供了上位机程序。
第26章为Android平台USB接口开发，详细讲解了Android操作系统开发平台以及Android的USB接口模式，并通过一个完整实例介绍了如何编写Android手机的USB控制程序。实例中提供了完整的电路原理图、固件程序和上位机程序。
本书由重庆电子工程职业学院的郑杰老师编写，本书知识点覆盖全面、结构安排紧凑、讲解详细、实例丰富、图文并茂。由于本书内容较多，编写时间比较仓促，书中如有遗漏或不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见，以便于进一步改进。
适合的读者
USB接口初学者
具有一定开发经验的USB设计人员。
电子设计爱好者。
电子工程师。
系统开发人员。
大学、大专等相关专业的学生及教师。
硬件开发培训班。

编者
2013年4月

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