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Mikrocontrollertechnik
2010
Firmware AT90USBKEY
Kurze Beschreibung der Firmware
1
Der AT90USBKEY ist eine billige kleine Entwicklungsplatine von ATMEL mit einem
AT90USB1287Controller.
Die Firmware besteht aus 2 Dateien (Hauptprogramm, USBBibliothek).
Es wird nur eine Konfiguration und ein Interface verwendet. Es stehen neben dem
zwingend vorgeschriebenem Endpunkt Null (EP0) noch zwei weitere Endpunkte zur
Verf gung. Ein OUTEndpunkt (EP1) erlaubt dem PC Daten zum Gerät zu senden. Ein IN
Endpunkt (EP2) ermöglicht es dem PC Daten vom Gerät zu lesen.
Hauptprogramm
:
Eine blinkende LED zeigt, dass die Firmware läuft. Mit einem Flag kann das Blinken
abgestellt werden.
USB-Bibliothek
Treiberfunktionen:
Nach dem Anstecken f hrt der PC (Host) ein Reset das Gerät (device) aus. Der USBTeil
und die interne PLL des AT90USB1287 werden eingeschaltet und initialisiert. Tritt dann ein
End of Reset Interrupt (EORSTI) auf, so kann der bei jedem USBGerät vorhandene
bidirektionelle Control Endpunkt 0 (EP0) initialisiert und aktiviert werden.
Als nächstes sendet der PC ein SETUPPaket an Endpunkt 0, das durch ein Received SETUP
Interrupt (RXSTPI) erkannt wird.
Enumeration:
Standard Requests werden vom PC mittels SETUPPaketen erfragt.
Get_Deskriptor
Das erste SETUPPaket (
) des PC erfragt (Adresse Null, Endpunkt 0) 64
Byte des GeräteDeskriptor um die maximale Paketgröße von Endpunkt 0 zu ermitteln.
Nach 8 Byte (hier befindet sich die bMaxPacketSize) bricht der PC ab und f hrt ein neues
Reset des Gerätes aus.
Set_Adress
Mit dem folgenden SETUPPaket (
) sendet der PC eine GeräteAdresse. Diese
wird von der Firmware dem Gerät zugewiesen. Das dritte SETUPPaket erfragt die 18 Byte
des GeräteDeskriptors. Dann werden mit einem vierten SETUPPaket die 9 Byte des
KonfigurationsDeskriptors erfragt. Dieses vermittelt die Gesamtlänge des Konfigurations,
Interface und aller EndpunktDeskriptoren. Ein f nftes SETUPPaket erfragt all diese
Deskriptoren (hier 5) in einer Aktion. Weitere SETUPPakete erfragen erfragen die 4 String
Deskriptoren.
Der PC kann jetzt anhand von VendorID und ProductID und der ".INF" Datei den
1 Siehe auch „usb_einfuehrung.pdf"
Firmware AT90USBKEY
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Inhaltszusammenfassung für Atmel AT90USBKEY
- Seite 1 2010 Firmware AT90USBKEY Kurze Beschreibung der Firmware Der AT90USBKEY ist eine billige kleine Entwicklungsplatine von ATMEL mit einem AT90USB1287Controller. Die Firmware besteht aus 2 Dateien (Hauptprogramm, USBBibliothek). Es wird nur eine Konfiguration und ein Interface verwendet. Es stehen neben dem ...
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Seite 2: Zur Kommunikation Mit Den Endpunkten
Data nterrupt). Das Flag teilt mit, wann das ZeroLengthPaket vom PC angekommen ist. Per 2 Das Behandeln dieser Anfrage besteht nur um unschöne Fehlermeldungen bei lsusb -v unter Linux zu vermeiden (kann bei Bedarf gelöscht werden). 3 cbi (UEINTX,RXSTPI) steht f r lösche Bit RXSTPI im SFRegister UEINTX. cbi uns sbi (setze Bit) existieren so nur f r die untersten 32 SFRegister. Alle USB Register befinden sich im erweiterten Bereich und m ssen mittels direkter SRAM Adressierung und Maskierung angesprochen werden. Firmware AT90USBKEY... -
Seite 3: Data Out Und Status-Abschnitt
Dieses wird von der Hardware bestätigt. Gleichzeitig setzt die Hardware das FIFOCONFlag (FIFO CONtrol Bit). In der Firmware wird ein RXOUT-Interrupt ausgelöst. In der Interruptroutine wird ein Unterprogramm zur Behandlung des OUTPakets aufgerufen. In diesem Unterprogrsamm löscht die Firmware mit CBI( UEINTX RXOUTI das Flag um das Interrupt zu bestätigen. Das RWALFlag im gleichen SFRegister zeigt den Zustand des FIFO. RWAL = 1 bedeutet, dass Daten im FIFO vorhanden sind. Sind keine Daten vorhanden, so löscht die Hardware das Flag. Die Firmware berpr ft RWAL und liest Firmware AT90USBKEY... - Seite 4 Das TXINIFlag (Transmitter Ready InterruptFlag) zeigt, dass der FIFOPuffer frei ist und vom Controller gef llt werden kann. Gleichzeitig wird das FIFOCONFlag (FIFO CONtrol Bit) von der Hardware gesetzt. Nachdem dies geschehen ist wird mit sofort gelöscht. Der Controller CBI( UEINTX TXINI f llt dann den FIFO und erlaubt mit dem Löschen des FIFOCONFlag ) dem Controller die Daten abzuschicken. Besteht der Endpunkt CBI( UEINTX FIFOCON aus einer Dobbelspeicherbank, so wird automatisch auf die nächste Bank umgeschaltet. (Das RWALFlag zeigt auch hier den Zustand des FIFO. RWAL = 1 bedeutet, dass der FIFO voll ist.) Firmware AT90USBKEY...
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Seite 5: Übersicht Zur Firmware
Mikrocontrollertechnik 2010 Quelle: Datenblatt AT90USB128 Übersicht zur Firmware Das Hauptprogramm (at90usbkey_firmware...) Im Hauptprogramm zeigt eine LED ( ) durch Blinken mit 1 Hz, dass dieses arbeitet. Ein Flag ( ) ermöglicht es das Blinken abzuschalten. Dieses Flag kann später ber BLINKFLAG den Endpunkt 1 mit ab. bzw. eingeschaltet werden. Firmware AT90USBKEY... -
Seite 6: Die Interrupt-Service-Routinen
nterrupt (EORSTI), welcher das Ende des vom PC auslösten Reset nach dem Anstecken des Gerätes anzeigt (das Gerät hat den Reset Zustand wieder verlassen). Die zweite ISR behandelt den USB Endpoint/Pipe COMmunication Interrupt Vektor (USB COM Interrupt) . Hier interessieren uns nur drei Interrupts, welche die Endpunkte betreffen . F r Endpunkt 0 ist das der eceived nterrupt (RXSTPI), f r den bzw. die OUT-Endpunkte der eceived Data nterrupt 4 Der PC zieht dazu beide Datenleitungen gleichzeitig auf Null. 5 Da jeder dieser Interrupts an allen sieben Endpunkten auftreten kann ist es wichtig, vor der Behandlung den richtigen Endpunkt mit dem ENUM Register auszuwählen. Firmware AT90USBKEY... - Seite 7 f r Endpunkt 2 bewirkt den Aufruf des Unterprogramms 6 cbi (UDINT,EORSTI) steht f r lösche Bit EORSTI im SFRegister UDINT. cbi uns sbi (setze Bit) existieren so nur f r die untersten 32 SFRegister. Alle USB Register befinden sich im erweiterten Bereich und m ssen mittels direkter SRAM Adressierung und Maskierung angesprochen werden. Firmware AT90USBKEY...
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Seite 8: Die Unterprogramme
Als nächstes muss die PLL gestartet werden. Die PLL Frequenz wird aus einem 2 MHz Signal durch Multiplikation mit 24 erzeugt. Die 2 MHz werden durch Teilen der Firmware AT90USBKEY... - Seite 9 Nach der Auswahl des Endpunkts mit UENUM wird dieser aktiviert ).Über die jeweiligen Bits in UECFG0X und UECFG1X werden Typ, SBI( UECONX EPEN Richtung, FIFOGröße und die Art des FIFOPuffers (einzeln oder doppelt) festgelegt. Mit dem ALLOCBit wird der Speicher dem Puffer zugewiesen ( SBI( UECFG1X ALLOC 7 Wie aus dem Flussdiagramm zur Aktivierung eines Endpunkt S269 im Datenblatt ersichtlich kann mit dem Bit CFGOK im Register UECFG0X dann noch berpr ft ob die Zuweisung erfolgreich war. Dies wird hier nicht unterst tzt. Firmware AT90USBKEY...
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Seite 10: Die Enumeration Mit Setup
Gerätedeskriptor, ein Konfigurationsdeskriptor, ein Interfacedeskriptor und mehrere Endpunktdeskriptoren erfragt. Zusätzlich können noch Stringdeskriptoren Auskunft ber das Gerät oder den Hersteller liefern. SETUP (usb_ep0_setup) Dieses Unterprogramm beantworte SETUPPakete an Endpunkt 0 f r die Enumeration. Das 8 Byte große SETUPPaket wird eingelesen, im SRAM abgespeichert und mit ACK bestätigt (RXSTPI löschen). Liegt ein Standard Request vor, so wird es sich um einen von den vier in unserer Firmware unterst tzten Anfragen handelt. Falls nicht antwortet das Gerät mit STALL. Firmware AT90USBKEY... - Seite 11 StringDeskriptor handelt. Die zu bermittelnden Deskriptoren befinden sich im Flash. Ein Unterprogramm SNDDES ) k mmert sich um das Versenden der usb_send_descriptor Firmware AT90USBKEY...
- Seite 12 SNDDES (usb_send_descriptor) In einer Schleife wird der FIFO (Endpunkt 0) mit dem Deskriptor gef llt. Tritt dabei eine Unterbrechung durch den PC (RXOUT Interrupt) auf, so wird abgebrochen. Im Assembler befindet sich die Anzahl der zu schreibenden Bytes in r18, der Zeiger auf den Deskriptor in Da der FIFO 8 Byte groß ist, wird er mit jeweils 8 Byte gef llt. Dann wird die Anfrage des PC mit einem ZLP bestätigt und darauf gewartet, dass die Speicherbank wieder frei ist (TXIN Interrupt Flag) oder die Daten erfolgreich beim PC angekommen sind (ZLP vom PC, RXOUT Interrupt Flag), bevor die nächsten 8 Byte gef llt werden. Sind alle angefragten Bytes im FIFO gelandet, so werden die restlichen Bytes abgeschickt, außer es war ein Vielfaches von 8 Byte angefragt worden. Es wird dann das ZLP vom PC gewartet und dieses dann mit einem ACK bestätigt. 8 Wird von Hardware gesetzt wenn OUT Daten vorhanden sind. 9 Wird von Hardware gesetzt wenn IN Anfrage von PC mit NAK beantwortet wurde. Firmware AT90USBKEY...
- Seite 13 Die folgenden zwei Unterprogramme dienen der Anwenderkommunikation. UP EP1_SP und werden vom COM Interrupt aus aufgerufen. EP2_AD Folgende Aktionen werden dabei ausgelöst: Ein und Ausschalten einzelner Bits (4 LEDs an PD4PD7 und das BlinkFlag EP1_SP: PD0) eines Ports (1 Byte) ber Endpunkt 1 (OUTAktion (PC Gerät)). Analoge Daten (AnalogDigitalwandler) ber den FIFO des Endpunkt 2 EP2_AD: einlesen (INAktion (Gerät PC)). EP1_SP (usb_ep1_setpd4_7) Lese Portbyte von PC und schalte Portbits ein bzw. aus. Falls der PC Daten f r Endpunkt 1 gesendet hat, so wird in der Interruptroutine dieses Firmware AT90USBKEY...
- Seite 14 Polling auf das Ende der Wandlung gewartet. Das Interruptflag (NAKINI) wird dann gelöscht und es wird berpr ft ob die Speicherbank frei ist. Zwei Byte (10 Bit Wandlung) werden ins Fifo geschrieben. Das Abschicken der Daten wird durch Löschen des FIFO CONtrol Bit erlaubt. Firmware AT90USBKEY...
- Seite 15 Mikrocontrollertechnik 2010...