एवीआर को यूएसबी। परिचय

हम लोकप्रिय USB इंटरफ़ेस के बारे में बात करेंगे, अर्थात् कैसे इस USB को साधारण AVR माइक्रोकंट्रोलर्स में प्लग किया जाए। मेरे पास कोड के उदाहरण और स्पष्टीकरण दोनों के साथ माइक्रोकंट्रोलर और कंप्यूटर से कई विषयों को लिखने की योजना है। बेशक, इंटरनेट इस विषय पर सभी प्रकार के उदाहरणों से भरा है, लेकिन सबसे अच्छा यह एक स्रोत है जिसमें शैतान का पैर टूट जाएगा, और एक छोटा, पृष्ठ पर, इसका विवरण।

शुरू करने के लिए, COM, LPT, MIDI जैसे पहले के व्यापक इंटरफेस वर्तमान में पुराने हैं, लेकिन वे अभी भी अक्सर आधुनिक कंप्यूटर पर मौजूद होते हैं और औद्योगिक और अत्यधिक विशिष्ट उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। तो कंप्यूटर के साथ लोहे के कुछ प्रकार के अपने संचार के लिए, कुछ और मास्टर करने के लिए उच्च समय है। वैकल्पिक रूप से, आप अभी भी सभी प्रकार के कन्वर्टर्स / एडेप्टर / एमुलेटर का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन वे हमेशा मूल इंटरफ़ेस के रूप में काम नहीं करते हैं, जिससे बहुत सारी समस्याएं होती हैं।

सब काफी खाली बात है, चलो व्यापार के लिए नीचे उतरो। स्वयं के उपकरणों में यूएसबी का उपयोग कैसे करें?

• आप एक माइक्रोकंट्रोलर ले सकते हैं जिसमें USB इंटरफ़ेस के लिए हार्डवेयर समर्थन है (उदाहरण के लिए, AT90USB *)। अगला, आपको यह जानना होगा कि इसके साथ कैसे काम करना है और इसके लिए एक विशेष फर्मवेयर लिखना है। ठीक है, अंत में, आपको कंप्यूटर के लिए एक ड्राइवर लिखना होगा, अगर आपका डिवाइस एक मानक यूएसबी क्लास नहीं है।
• "भिन्न" इंटरफ़ेस के लिए एक सार्वभौमिक USB कनवर्टर का उपयोग करें। "अन्य" RS232, I2C हो सकता है, ... इस स्थिति में, हमें यह जानने की आवश्यकता नहीं है कि यूएसबी कैसे काम करता है, हमें कंप्यूटर के लिए विशेष फर्मवेयर और एक ड्राइवर लिखने की आवश्यकता नहीं है। कनवर्टर हमारे लिए सभी काम करता है, और एक नियम के रूप में ड्राइवर पहले से ही निर्माता निर्माता द्वारा लिखा गया है।
• हार्डवेयर USB समर्थन के बिना एक पारंपरिक माइक्रोकंट्रोलर लें और प्रोग्रामेटिक रूप से USB इंटरफ़ेस का अनुकरण करें। यह हमारे माइक्रोकंट्रोलर के प्रदर्शन में एक समस्या पैदा करता है। USB की गति बहुत अधिक है: LowSpeed ​​- 1.5Mbit / s, FullSpeed ​​- 12Mbit / s, HighSpeed ​​- 480Mbit / s। मैं आमतौर पर USB 3.0 के लिए चुप रहता हूं। इसलिए, घुटने पर घर पर आपको केवल लोस्पीस्पीड यूएसबी मिलता है, और फिर कुछ कठिनाइयों के साथ। सच है, ज्यादातर मामलों में, स्व-निर्मित उपकरणों के लिए यह पर्याप्त से अधिक है।

हम असली जेडी हैं, इसलिए हम अनुकरण का रास्ता अपनाएंगे। फिलहाल, AVR माइक्रोकंट्रोलर पर USB के सॉफ्टवेयर अनुकरण के लिए पहले से ही तीन तैयार परियोजनाएं हैं:

• इगोर šeško से परियोजना
• उद्देश्य विकास सॉफ्टवेयर GmbH से वी-यूएसबी
• USBtiny

इगोर šeško की परियोजना पहले थी, जो पूरी तरह से असेंबलर में लिखी गई थी, और यह वी-यूएसबी के लिए एक तरह की प्रेरणा के रूप में कार्य करती थी। इसके आधार पर, कंप्यूटर के लिए एक उल्लेखनीय सार्वभौमिक आईआर रिसीवर बनाया गया था , साथ ही साथ कई अन्य परियोजनाएं भी। V-USB, बदले में, C में लिखा गया है, हालांकि प्रदर्शन और सटीकता की सटीकता के लिए महत्वपूर्ण स्थानों में कोडांतरक कोड का उपयोग करना। USBtiny, V-USB के पुराने संस्करण का एक व्युत्पन्न है, जिसमें कम विशेषताएं हैं और सैद्धांतिक रूप से समझने में आसान है।

मैं वी-यूएसबी के कार्यान्वयन पर बस गया, मुझे लगता है कि ये मुख्य लाभ हैं:

• वी-यूएसबी जीएनयू जनरल पब्लिक लाइसेंस संस्करण 2 के सिद्धांतों पर प्रकाशित हुआ है, एक वाणिज्यिक लाइसेंस भी है
• संचार त्रुटि हैंडलिंग और विद्युत विनिर्देशों को छोड़कर यूएसबी 1.1 कम-गति वाले उपकरणों का पूर्ण अनुकरण
• यह लगभग सभी एवीआर पर चलता है, आपको न्यूनतम 2 किलोबाइट फ्लैश, 128 बाइट्स रैम और 12, 15, 16, 16.5 या 20 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति की आवश्यकता होती है।
• V-USB पहचानकर्ताओं (विक्रेता-आईडी और उत्पाद-आईडी) की एक नि: शुल्क जोड़ी प्रदान करता है
• अच्छी तरह से प्रलेखित सी कोड, समझने में आसान

USB के साथ अपने प्रयोगों में, मैंने AVR-Studio 4 + WinAVR पर C भाषा का उपयोग करते हुए MK के लिए फर्मवेयर लिखा, मैंने सबसे तेज़ और आसान विकल्प के रूप में Borland C ++ बिल्डर 6.0 का उपयोग करके एक पीसी प्रोग्राम विकसित किया। तदनुसार, भविष्य के सभी उदाहरण होंगे। सामान्य तौर पर, विकास उपकरण का चुनाव एक बहुत ही महत्वपूर्ण कदम है, लेकिन आपको सी या असेंबलर की तुलना में बेहतर होने के बारे में एक समग्र व्यवस्था करने की आवश्यकता नहीं है। मैं बस इतना कहूंगा: ये हमारे हाथों में सिर्फ उपकरण हैं। आपको हर चीज का मालिक होना चाहिए और अपने लक्ष्यों के लिए अधिक सुविधाजनक और सही तरीके का उपयोग करना चाहिए। स्वाभाविक रूप से, सक्षम हाथों में, कोई भी उपकरण प्रभावी है।
आपको वीआईडी ​​और पीआईडी ​​के बारे में भी अलग से कहने की जरूरत है। ये 16-बिट संख्याएं हैं जिनके द्वारा ऑपरेटिंग सिस्टम उपकरणों का पता लगाता है और सही ड्राइवर को लोड करता है। वेंडर-आईडी प्राप्त करने के लिए, आपको usb.org $ 2000 का भुगतान करना होगा । VID / PID का उपयोग करने की वैधता के बारे में दिलचस्प विचार BSVi एम्बेडर पृष्ठ पर पाए जा सकते हैं। तथ्य यह है कि V-USB एक निःशुल्क VID / PID जोड़ी प्रदान करता है (कानूनी तौर पर usb.org से खरीदी गई) वास्तव में आत्मा को गर्म करती है। लेकिन क्या करना है जब आपको एक ही वीआईडी ​​/ पीआईडी ​​के साथ कई यूएसबी उपकरणों को एक साथ जोड़ने की आवश्यकता होती है? यह ठीक है, इन VID / PID के अलावा, प्रत्येक USB डिवाइस में VENDOR_NAME और DEVICE_NAME पहचानकर्ता हैं, फिर उदाहरणों में मैं दिखाऊंगा कि इसका उपयोग कैसे करना है।
किसी विषय पर कुछ लिंक:

• www.usb.org/developers/docs - आधिकारिक USB प्रलेखन। पढ़ने में आसान नहीं है, लेकिन सबसे पूरा।
• www.beyondlogic.org/usbnutshell/usb1.htm - USB विनिर्देशन के महत्वपूर्ण भागों का एक अच्छा अवलोकन। एक अधिकारी की तुलना में धूम्रपान करना आसान है ...
• www.lvr.com/usb.htm - USB से संबंधित कई अच्छे लिंक

अंत में, मैं लिखूंगा कि USB 1.1 डिवाइस बनाने की सभी शर्तें सभी के लिए उपलब्ध हैं:

• सस्ते माइक्रोकंट्रोलर AVR
• यूएसबी सॉफ्टवेयर इम्यूलेशन, वी-यूएसबी चुनें
• वेंडर-आईडी और प्रोडक्ट-आईडी की मुफ्त जोड़ी (साथ में वी-यूएसबी)
• माइक्रोकंट्रोलर और कंप्यूटर दोनों के लिए कई उदाहरण हैं

बस एक ही चीज बची है - समझने की इच्छा! और फिर सभी प्रमुख ईर्ष्या के लिए पैसा माइक्रोकंट्रोलर पर चमत्कार काम करते हैं।

मुझे एक और विषय लिखने की योजना है, जिसमें टिकर के व्यावहारिक कार्यान्वयन के साथ यूएसबी के माध्यम से डेटा प्राप्त होता है।