मैंने USB डिवाइस कैसे बनाया

कहीं मैंने एक बार पढ़ा कि पहले USB विनिर्देशन के रचनाकारों ने सॉफ़्टवेयर को जटिल करके हार्डवेयर में लागू करने के लिए इस मानक को सरल बनाने का इरादा किया था। इस प्रकार, लक्ष्य उत्पादन की लागत को यथासंभव कम करना और यूएसबी उपकरणों को बहुत सस्ती बनाना था। अब हम कह सकते हैं कि चिप निर्माता सफल हो गए, लेकिन क्या यह मानक वास्तव में हार्डवेयर में लागू करने के लिए सरल है? मुझे डर है कि उत्तर स्पष्ट नहीं है।







मान लीजिए, मुझे अपना सरल USB डिवाइस बनाने की आवश्यकता है। मेरे विकल्प क्या हैं?



कई विकल्प हैं:



1. बाहरी विशेष माइक्रोकिरेट्स का उपयोग करना, उदाहरण के लिए, यूएसबी-टू-सीरियल कन्वर्टर्स। हर कोई सीरियल पोर्ट का उपयोग कर सकता है। FTDI ऐसे चिप्स का उत्पादन करता है। ये हैं FT232R USB-UART और FT245R USB-FIFO। इन चिप्स का उपयोग डिवाइस के विकास को बहुत सरल बनाता है, लेकिन इसकी लागत को थोड़ा बढ़ा देता है।



2. अंतर्निहित USB इंटरफ़ेस के साथ माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करना। इस तरह के चिप्स का उत्पादन किया जाता है, उदाहरण के लिए, Atmel द्वारा (उदाहरण के लिए, AT90USB82 चिप)। एक अच्छे समाधान के लिए AVR निर्देश प्रणाली और सामान्य रूप से AVR माइक्रोप्रोसेसर के ज्ञान की आवश्यकता होती है।



3. USB इंटरफ़ेस के सॉफ्टवेयर एमुलेशन के साथ AVR माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करना। यह प्रसिद्ध वी-यूएसबी लाइब्रेरी है।



यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन तीन तरीकों में से किसी एक को चुनना हम अपने जीवन को बहुत सरल करते हैं और वास्तव में अंधेरे में रहते हैं: "क्या हार्डवेयर में यूएसबी को लागू करना मुश्किल है?"



यहाँ, "हार्डवेयर" कार्यान्वयन के द्वारा, मेरा मतलब है कि डिजाइन का न्यूनतम स्तर - सर्किटरी।



मैं घर पर यूएसबी को लागू करने की बहुत संभावना का परीक्षण करना चाहता था। मामला बहुत सरल नहीं था, लेकिन यह निकला!







अपने USB कार्यान्वयन के लिए, मैंने FPGA Altera EPM240T100C5 (240 तर्क तत्व) के साथ एक बोर्ड मार्स रोवर लिया। उसकी योजना यहाँ है ।

विकास का वातावरण Altera Quartus II v9।



वेरीलॉग भाषा में लिखे गए थे: रिसीवर और ट्रांसमीटर मॉड्यूल, यूएसबी कोर - वह मॉड्यूल जो तय करता है कि कब और क्या भेजना है। सभी पैकेज और डिस्क्रिप्टर सीपीएलडी चिप की आंतरिक फ्लैश मेमोरी में रखे गए थे।



अपने डिवाइस के लिए, मैंने Alter का idVendor = 0x9FB लिया (मुझे आशा है कि वे मुझे माफ़ कर देंगे?) और idProduct = 0x60A5 (छत से)।



मैंने विंडोज के लिए ड्राइवर नहीं लिखा था - मैंने Microsoft Windows ड्राइवर डेवलपर किट से BULKUSB.SYS ड्राइवर का उदाहरण लिया और बस इसे संकलित किया। लेकिन INF फ़ाइल को बदलना पड़ा - अपनी निर्माता आईडी और उत्पाद आईडी निर्दिष्ट करें।



बेशक, मुझे डिवाइस के साथ काम करने के लिए एक कार्यक्रम लिखना था।







वह डिवाइस से एक बाइट पढ़ सकता है और डिवाइस को एक बाइट लिख सकता है। मंगल रोवर बोर्ड पर 8 एलईडी हैं - अब मैं उन्हें प्रोग्रामेटिक रूप से प्रकाश कर सकता हूं। बोर्ड पर 4 बटन हैं - अब मैं डिवाइस से उनकी स्थिति को प्रोग्रामेटिक रूप से पढ़ सकता हूं। थोड़ा, सही? लेकिन यह बात वास्तव में बदल सकती है, उदाहरण के लिए, एक समानांतर या सीरियल पोर्ट - आप किसी प्रकार के घर-निर्मित "मूड लैंप" या कुछ और से कनेक्ट कर सकते हैं।



कार्यक्रमों, ड्राइवरों के लिए सभी स्रोत कोड, और CPLD के लिए एक प्रोजेक्ट यहां पाया जा सकता है ।



कुल मिलाकर, मेरे साधारण उपकरण ने CPLD चिप में 215 लॉजिक गेट्स बनाए।



बेशक, मैंने यूएसबी मानक का बहुत अधिक पालन नहीं किया था - मैंने प्राप्त पैकेटों की जांच नहीं की या टॉगल समता की जांच नहीं की। फिर भी, परीक्षणों ने लंबे समय तक डिवाइस का काफी स्थिर संचालन दिखाया।



अधिक जानकारी मंगल रोवर बोर्ड की वेबसाइट पर उपलब्ध है।