如何使用高速51单片机进行模拟USB接口的设计

　　参照AVRUSB技术给出了51单片机通过模拟USB通信的实现方法。用VC编写了上位机软件，通过libusb驱动实现了PC与 ST12LE5608AD的通信。

　　1994年11月11日USB正式诞生，1996年1月15日，USB1.0发布，1998年USB开始流行，2000年4月27日高速USB2.0发布，传输速率达480Mb/S， 2008年11月12日USB3.0发布，传输速率可达5Gb/s。至今USB被广泛应用，带串口和并口的PC越来越少，这使得基于单片机的设备必须将串口经过USB芯片转换才能和PC通信，为了解决MCU和PC通信的问题，1998年Atmel公司开发了AVRUSB技术，这是一种不通过USB芯片，直接使用单片机的IO口模拟USB通信协议完成单片机与PC通信的技术，理论上任何一款速度足够快的高速单片机都可以通过IO模拟USB1.1的通信协议。本文给出了广泛使用的也是最易上手的低成本1T 51单片机模拟USB通信实现的方法。

　　USB1.1使用单端伪差分信号，速率1.5Mb/S；USB2.0使用差分信号传输，最低速率12Mb/S，最高480Mb/S，详细的USB通信协规范可以参考《Universal Serial Bus Specification》。所以对于51、 AVR或STM8单片机，只能模拟出USB1.1规范的通信。本文参照AVRUSB 给出了USB在STC12LE5608AD单片机上的实现，适用于STC12系列和STC10系列的单片机，也可以移植到性能相同的51单片机。

　　重点是SIE的实现，其余部分可以参考AVRUSB相关技术文章。 USB1.0通信中使用的是NRZI编码，信号是伪差分信号，当Dp=1时Dm=0，Dp=0时Dm=1，SE0和SE1信号信号除外。这种编码不需要时钟和数据一起发送，电平跳变代表0，无电平跳变代表1。为了避免一长串1导致的接收方失去同步信号，USB使用位填充机制，在6个连续1后面强制填充0，特殊情况是6个1后面原本就是0，但USB位填充机制还是会在6个1后面填充0，将信号状态变为 11111100，接收方必须将填充的0丢弃，还原数据。如图1-1所示：X表示是填充的数据位。