雙模式USB的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

《雙模式USB的LED控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、1．引言LED發(fā)光二極管由于其全固態(tài)、長壽命、低電壓驅(qū)動，使之在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。不同亮度的RGB三基色LED可以混合成各種顏色，實(shí)現(xiàn)彩色顯示常用于醫(yī)療設(shè)備、探測系統(tǒng)、LCD背光以及室外裝飾照明等應(yīng)用場合。LED控制方案主要包括DMX512協(xié)議、DALI總線、SPI等，這些方案大部分是采用RS232或者485總線實(shí)現(xiàn)在線更新控制數(shù)據(jù)。USB是一種應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的接口技術(shù)，與通常的串1：3(RS232)通信接口相比，USB接口開發(fā)難度更大。USB接口以其單一化、即插即用、便捷、易拓展性和高速等特點(diǎn)得到廣泛的推廣與應(yīng)用。南京沁恒電子推出的

2、USB接口芯片CH375為開發(fā)提供了便捷條件。本文采用CH375芯片實(shí)現(xiàn)雙模式USB應(yīng)用于LED控制系統(tǒng)中，給出了主從機(jī)模式下的軟件設(shè)計(jì)方法，通過單片機(jī)控制CH375工作在主機(jī)或者從機(jī)模式下分別讀u盤、接收上位機(jī)數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)對RGBLED的控制。在LED控制芯片的選擇上，結(jié)合價格、PCB各方面的因素，本文采用天微電子的三通道LED控制芯片TMl803。圖l系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖2．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是采用模塊化設(shè)計(jì)方法，硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖l所示。系統(tǒng)的工作原理為：CH375由單片機(jī)控制U盤中的文件；當(dāng)CH375工作在設(shè)備模式下時，上位機(jī)通

3、過USB從機(jī)線實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信fI】；主機(jī)和從機(jī)模式的選擇通過判斷單片機(jī)的P33口是否為高電平來實(shí)現(xiàn)，P33為高電平時CH375工作于設(shè)備狀態(tài)，否則工作于主機(jī)狀態(tài)：單片機(jī)把從U盤或上位機(jī)獲得的控制數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對級聯(lián)的TMl803實(shí)時控制：拓展的外部RAM用于讀U盤和USB通信的數(shù)據(jù)緩沖；串口通信電路有利于對硬件系統(tǒng)的調(diào)試，方便開發(fā)。3．硬件電路設(shè)計(jì)3．1CH375模塊硬件電路設(shè)計(jì)在USB芯片的選擇一般有兩種方式：一是采用集成USB通訊功能的微處理器，比如：8x930A、CY7C630、EZUSB等。這些微處理器具有USB接口，但是兼容性較差，

4、需要購買新的開發(fā)系統(tǒng)，成本較高。另一種采用專用的USB芯片，比如USBN9602、PDIUSBDl2等。但是要求設(shè)計(jì)人員對USB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，固件編程及驅(qū)動程序編寫等有深入的理解[21。本系統(tǒng)中使用的USB接口芯片CH375使用非常簡單，只要熟悉單片機(jī)及簡單的VC編程就能在短時間內(nèi)入手。CH375芯片在本地端有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出[31，可以方便地掛載在單片機(jī)等控制器的系統(tǒng)上；CH375支持USB．HOST主機(jī)方式和USB．DEVICE設(shè)備方式；CH375與單片機(jī)的接口電路如圖2所示。作者簡介：竹進(jìn)華，男，江西撫州人，碩士

5、研究生，研究方向：新能源技術(shù)。田2CH375與單片機(jī)STCllXX的硬件接口電路一63—獨(dú)灰度、級聯(lián)控制實(shí)現(xiàn)戶外大屏的彩色點(diǎn)陣發(fā)光控制。芯片采用單線級聯(lián)，8位(256灰度等級)數(shù)據(jù)解析，采用單極性歸零碼的方式收發(fā)數(shù)據(jù)，芯片在上電復(fù)位后，通過Dl接收數(shù)據(jù)，接收完24位后，DO端口開始發(fā)送數(shù)據(jù)給下一級聯(lián)芯片，在轉(zhuǎn)發(fā)之前DO一直拉低。數(shù)據(jù)接收期間，如果接收到一個長時間的低電平，芯片即刻把鎖存的24位有效數(shù)據(jù)刷入到PWM寄存器里更新PWM顯示。處理完成后芯片重新等待下一個數(shù)據(jù)幀的輸入。TM1803芯片的時序波形有三個(0碼為680ns高電平，1360

6、ns低電平；1碼為1360ns高電平，680ns低電平；RESET碼為24us低電平；0碼、l碼的時序容許誤差為區(qū)±150ns)。TMl803接在單片機(jī)Pl口的任意一個I／O口即可，如圖3示。3．3串口通信模塊硬件電路MAX232是常用的串口通信電平轉(zhuǎn)換芯片，本文串口通信電路是采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。圖3TMl803級聯(lián)應(yīng)用與MCU硬件接口3．4硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)硬件設(shè)計(jì)時的抗干擾對電路板的穩(wěn)定運(yùn)行相當(dāng)重要，在PCB的設(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，主要在CH375模塊，要注意一下幾個方面：(1)選取容量為0．IuF的獨(dú)石或者高頻瓷片電容用于外部

7、電源退耦：(2)D+和D一信號線接近平行布線，兩側(cè)盡量覆銅；(3)USB主機(jī)接口出要接上100uF的電解電容，電阻不要太大，否則會造成U盤供電不足而無法讀U盤數(shù)據(jù)；(4)USB設(shè)備接口上的兩個電阻最后不要超過lK，否則會造成判斷P33電平不夠靈敏；這是本文在調(diào)試過程中·———64··——碰到的一些問題的總結(jié)。4．軟件設(shè)計(jì)4．1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件包括串口通信和USB通信兩部分。串口通信用MSCOMM控件來實(shí)現(xiàn)，方便簡單，能夠在PC機(jī)上顯示CH375常見的錯誤。USB通信部分采用CH375動態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能的API，所有的API

8、在調(diào)用后都有操作返回狀態(tài)。CH375動態(tài)鏈接庫提供的API包括：設(shè)備管理API、數(shù)據(jù)傳送API、中斷處理API。編寫程序時在計(jì)算機(jī)上安裝好CH375的通用驅(qū)動程序、