探索Microchip低引脚数USB开发套件：开启USB设计新征程

在当今数字化时代，USB技术已经成为电子设备中不可或缺的一部分。Microchip的低引脚数USB开发套件为电子工程师提供了一个便捷、低成本的平台，用于评估和开发USB应用。今天，我们就来深入了解一下这个开发套件。

文件下载：DV164126.pdf

套件概述

Microchip的低引脚数USB开发套件旨在为评估PIC18F1XK50和PIC16F145X USB微控制器的功能提供一个简单、经济的解决方案。它不仅提供了硬件开发平台，还与Microchip应用库（MLA）中的丰富USB固件、软件、驱动程序和实用工具紧密结合，加速从概念到原型的USB设计过程。

套件内容

套件包含以下主要组件：

• 一块完全组装好的低引脚数USB开发板。
• 一个PIC18F14K50 ICD扩展头。
• 一片PIC16F1459样品芯片。
• 一个PICkit™ 3调试器/编程器（部分套件包含）。
• 一个DB9零调制解调器迷你适配器。
• 10针公对公接头。
• 一根USB A到迷你B电缆。
• 一份快速入门指南。

开发板布局

开发板的布局设计合理，包含多个重要组件：

• USB迷你B连接器：用于连接USB主机。
• PICkit 2/3 Style ICSP™编程头：分别用于编程PIC18F1XK50和PIC16F145X设备。
• LED指示灯：连接到PORTC，方便调试和状态指示。
• 微控制器：可选择PIC18F1XK50或PIC16F1459。
• RJ-11连接器占位符：可用于扩展功能。
• SSOP扩展：提供更多的引脚扩展。
• RS-232连接器：用于串口通信。
• MAX3232 RS-232线路驱动器/接收器：实现电平转换。
• PICkit串行分析仪头：部分板子未安装。
• 用户可写丝印区域：方便标记和记录。
• PICtail™子板扩展头：用于扩展功能。
• 原型制作区域：方便进行电路实验。
• EUSART收发器：实现串口通信。
• 外部设备扩展占位符：可连接外部设备。
• 12 MHz晶体：用于PIC18F1XK50设备的USB操作。
• MCLR/RA3按钮：复位按钮。
• 电位器：连接到RB4/AN10，可用于模拟输入。
• RC5按钮：用于用户输入。

PIC18F14K50 ICD调试头

PIC18F1XK50微控制器的PGC/PGD引脚与USB D+/D-引脚复用，这给调试带来了一定的挑战。为了解决这个问题，开发套件提供了一个专用的In-Circuit Debugging（ICD）板，其中包含特殊的PIC18F14K50芯片，将USB D+/D-引脚与ICSP™编程/调试PGC/PGD引脚解复用，从而实现对USB固件项目的有效调试。

快速上手

开箱即用的演示固件

开发套件中的PIC16F1459微控制器预编程了示例USB演示固件，展示了USB微控制器与自定义PC主机软件程序（HID PnP Demo.exe）之间的基本USB通信。要运行演示程序，需要先下载并安装Microchip应用库（MLA），它包含了各种示例应用项目和资源的源代码。

使用演示固件和PC软件

1. 连接开发板：使用提供的USB迷你B到全尺寸A电缆将开发板连接到基于x86或x64的Microsoft Windows®计算机。
2. 自动上电和枚举：开发板由USB总线供电，上电后自动开始USB枚举序列。
3. 驱动安装：PC应自动检测USB设备并安装标准的Human Interface Device（HID）类驱动程序。
4. 运行演示程序：在MLA中找到“HID PnP Demo.exe”程序并运行。该程序可以与USB设备进行通信，实现双向USB通信和“即插即用”操作。

重新编程微控制器

完成演示固件的实验后，可以使用MLA中的现有USB固件项目重新编程微控制器。需要安装MPLAB X和最新的MPLAB X C8编译器，并选择正确的MPLAB X构建配置。

编程PIC18F14K50的特殊考虑

由于PIC18F1XK50的PGC/PGD引脚与USB D+/D-引脚复用，重新编程时需要先拔下USB电缆，以避免I/O引脚冲突。具体步骤如下：

1. 从开发板上拔下USB电缆。
2. 将ICSP编程器（如PICkit™ 3）连接到开发板。
3. 在MPLAB X IDE中配置编程器，使其为目标板供电，并提供3.3V标称电压。
4. 使用ICSP编程器编程微控制器。
5. 完成编程后，拔下ICSP编程器，重新连接USB电缆测试新编程的固件项目。

使用PIC16F1454和PIC16F1455设备

PIC16F1454和PIC16F1455设备可以插入开发板的20引脚DIP插座，但需要注意引脚连接。使用这些设备时，还需要对RS-232 UART接口进行特殊配置。

USB应用开发

USB设备类选择

在开发新的USB应用时，需要选择合适的USB设备类。常见的USB设备类包括：

• Human Interface Device（HID）类：适用于实现USB人机接口产品，如鼠标、键盘等，也可用于发送通用应用特定数据。它具有“即插即用”的特点，但数据传输速率有限。
• Communication Device Class（CDC）类：适用于将基于RS232的串行端口硬件设计迁移到USB。它可以模拟COMx串行端口，但需要用户安装驱动程序，并且在错误处理和“即插即用”实现方面存在一些问题。
• Mass Storage Device（MSD）类：适用于实现USB闪存媒体设备和读卡器。它将设备显示为新的“驱动器”，但不提供通用USB数据传输的用户级API。
• Custom/Vendor Defined类：允许用户自定义通信协议和命令集，具有很高的灵活性。但需要安装自定义驱动程序。

开发USB应用的提示

在开发USB应用时，可能会遇到一些常见问题，如USB枚举问题。这些问题通常是由硬件问题、软件配置问题或代码编辑过程中引入的错误引起的。为了解决这些问题，可以采取以下措施：

• 检查硬件连接：确保D+/D-引脚和VUSB/VUSB3V3引脚连接正确，避免额外的电阻和寄生电容。
• 检查软件配置：确保振荡器设置和配置位设置与USB操作兼容，以及硬件配置文件正确配置。
• 使用版本控制和硬件协议分析仪：使用SVN存储库进行代码管理，以便回滚到之前的工作版本。同时，投资购买硬件USB协议分析仪，帮助调试USB通信。

总结

Microchip的低引脚数USB开发套件为电子工程师提供了一个强大的平台，用于开发USB应用。通过了解套件的内容、布局和使用方法，以及掌握USB设备类的选择和开发技巧，工程师可以更加高效地进行USB设计。你在使用这个开发套件的过程中遇到过哪些问题？你对哪种USB设备类更感兴趣？欢迎在评论区分享你的经验和想法。