USB通信系统的设计方案

1 USB通信技术USB（通用串行总线）是当前的通用串行总线技术。它通过PCI总线连接到PC的内部系统数据线，以实现数据传输。
它具有即插即用功能，并支持热拔插，设备之间的电缆长度可以达到约5 m。 USB接口信号线有4条线，两条是电源线和地线（Vbus和GND），两条是以差分方式生成的信号线（D +和D-），从而实现了主机系统和USB之间的连接设备数据通信，请参见图1。
图1 USB通信数据流USB总线121技术是一种基于数据包交换的总线通信。首先将数据分成几个块，然后在每个数据块之前添加一个同步信号和一个数据包标识符，然后添加一个CRC校验和形成一个USB数据包。
USB总线通信使用差分输出驱动器来控制USB电缆上数据信号的传输，即，通过控制D +和D线从空闲状态到相反的逻辑电平，可以实现源端口数据包的传输。发送数据包后，D +和D-上的输出驱动器均处于高阻抗状态。
2 USB通信系统设计2.1硬件设计USB通信接口是连接PC机和汽车尾气检测器的嵌入式单片机通信的桥梁。目前，使用USB接口芯片实现PC与单片机AT89C51的连接。
方法。由于汽车尾气检测系统中的嵌入式单片机使用串行端口（TXD，RXD）以RS232模式进行通信，因此USB芯片与AT89C51单片机之间的连接也必须是RS232串行通信模式。
因此，本文采用PROLIFIC公司推出的可实现USB接口到RS232串口的转换芯片PL-2303HX。根据汽车排气检测器的USB通信系统的设计要求，USB通信接口的电路设计如图2所示。
图2 USB通信接口USB插头和USB芯片之间的连接通过USB＆amp; D ++，USB＆amp; D1，GND和VO-3.3的4个端点来实现。因为USB芯片PL2303HX支持类似RS232的接口，所以它包含全双工传输。
以及接收（RXD，TXD）串行端口，因此PL2303HX芯片和微控制器AT89C51的RS232串行端口可以直接与USB芯片的RXD，TXD，GND的三根线连接。 PL2303HX与单片机AT89C51的TXD，TXD和GND分别为RXD和GND连接，双方均可发送和接收。
2.2软件设计2.2.1通信方式本文的USB通信系统采用异步半双工通信方式，即通信的一方进行收发。通信的数据格式是每帧10位，包括1个起始位，8个数据位和1个停止位，如图3所示。
图3字节传输序列这里，微控制器的串行端口设置为使用T作为模式1，这是10位异步通信。片上定时器T1用作波特率发生器，波特率为2400bps。
串行端口控制寄存器SCON的工作模式选择位SM0和SMI分别设置为0和1，因此串行端口设置为模式1。计数器T1控制寄存器TMOD，AT89C51定时。
定时器/计数器T1是定时器模式，并且被设置为模式2。作为波特率发生器，其波特率表示为：然后：将定时器T1的初始值设置为11L1 ＝ TH1 ＝ F3H，并且应当禁止定时器T1中断，以避免由于定时器T1的溢出而引起的故障。