USB2.0高速週边装置设计之实务应用(第三版)(附范例光碟及PCB单板) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　以往学习USB的过程中大多是由USB的各种理论与基本概念开始，再延伸至程式码的撰写。但由于USB的理论规范太多，这样不仅学习的效果不彰，也将造成学习上的困难，因此，本书的编排架构是以一边介绍理论规范，一边使用C语言撰写的应用范例来辅助读者学习与了解。如此一来可让读者对于USB装置的设计与应用有着最完整的了解与认识。

本书特色

　　1. 本书以单晶微处理机的学习方向来导入高速USB介面的设计，使读者在学习过程中，慢慢地克服艰涩的技术瓶颈。

　　2. 本书对于复杂与繁琐的USB通讯，提供了EZ-USB韧体函式库与韧体架构，大幅度地降低了我们在撰写韧体程式码的困难度。

　　3. 为了使初学者能快速地学习高速USB介面设计，本书附赠一片USB 2.0晶片组FX2-56核心单板的空板。仅需购买些许零件即可执行高速USB介面设计及部分实验单元，应用范围相当广泛，并可用于不同的产品或是专题里一起整合及测试。

深入解析高速数据传输与接口设计的实践宝典 本书籍致力于为工程师、硬件设计师以及电子专业学生提供一套全面且高度实用的USB 2.0高速（High-Speed）周边设备设计与实现的技术指南。聚焦于理论基础与实际工程应用之间的桥梁搭建，内容严谨地涵盖了从概念设计到成品验证的全流程关键技术点。 第一部分：USB 2.0 架构与高速信号完整性基础 本书首先系统地梳理了通用串行总线（Universal Serial Bus, USB）的演进历史，重点解析了 USB 2.0 规范（包括全速 Full-Speed 和高速 High-Speed 模式）的协议层级结构。深入剖析了主机控制器（Host Controller Interface, HCI）与设备端（Device Side）的通信机制，特别是 USB 2.0 的数据包结构、事务处理流程（如 Token、Data、Handshake 包）以及枚举过程的每一个细节。 区别于纯理论的协议书籍，本书将大量的篇幅投入到高速信号完整性（Signal Integrity, SI）在 USB 2.0 设计中的核心地位。讨论了 USB 2.0 480 Mb/s 速率对PCB设计提出的严苛要求： 阻抗匹配与控制： 详细分析了差分对（Differential Pair）的特性阻抗设计，包括走线宽度、间距、介质层厚度对 90 欧姆目标阻抗的影响。探讨了如何在不同层堆叠（Stack-up）中实现精确的阻抗控制，并引入了叠层设计（Stack-up Design）的优化策略。 串扰（Crosstalk）抑制： 辨析了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），并提供了实际布线中应用“隔离走线”、“参考平面连续性”和“蛇形走线均衡”等技术的具体工程准则。 反射与端接（Termination）： 深入讲解了数据信号传输中的反射现象，重点分析了 USB 2.0 规范要求的输入阻抗匹配要求，以及在控制器和连接器端如何正确配置上拉/下拉电阻和终端匹配电阻，以确保信号的快速建立与稳定。 时钟恢复与抖动分析： 阐述了高速串行接口中的嵌入式时钟概念，并探讨了数据眼图（Eye Diagram）的测量与解读，帮助设计者理解并量化抖动（Jitter）对系统性能的影响。 第二部分：USB 2.0 设备控制器选型与接口设计实践 本部分聚焦于硬件实现层面，指导读者如何选择合适的物理层收发器（PHY）和功能控制器芯片，并进行高效的集成设计。 收发器选型与接口： 详细比较了不同厂商提供的 USB 2.0 PHY 芯片的特性，包括其对电源抑制（PSRR）、瞬态保护（ESD/EOS）的能力。重点讲解了如何将这些 PHY 芯片与主处理器（如MCU或FPGA）的内部或外部接口（如ULPI/UTMI）进行高效对接，并阐明了这些接口协议的具体电气特性。 电源完整性（Power Integrity, PI）设计： 鉴于高速数据传输对电源噪声的敏感性，本书提供了详尽的电源分配网络（PDN）设计指南。包括去耦电容（Decoupling Capacitor）的选型、布局（靠近引脚的低电感布置）以及在多层板上构建低阻抗电源平面所需的滤波和旁路技术。 连接器与线缆的考量： 分析了 USB Type-A、Type-B、Mini-B 和 Micro-B 等标准连接器的机械结构和电气特性。强调了连接器引脚布局对差分对连续性的影响，并给出了优选的 PCB 过孔（Via）处理技术，如使用“盲孔/埋孔”（Blind/Buried Via）来最小化过孔引入的阻抗不连续性。 电磁兼容性（EMC/EMI）对策： 针对 USB 2.0 480 Mb/s 带来的潜在辐射问题，本书提供了实用的抑制措施。包括在数据线上设置共模扼流圈（Common Mode Choke）、合理的接地设计（Grounding Strategy）、PCB边缘的处理，以及辐射测试前的设计自检清单。 第三部分：固件与软件栈实现的关键点 硬件设计完成后，软件和固件的正确实现是设备正常工作的保证。本书跨越了软件边界，聚焦于驱动层和设备描述符的配置： 描述符（Descriptor）的构建： 详细解析了 USB 配置描述符、接口描述符、端点描述符等关键数据结构的含义，指导读者如何根据设备功能（如CDC、HID、Mass Storage Class）正确填充这些信息，以确保主机能够成功枚举并分配资源。 端点（Endpoint）管理与数据流控制： 阐述了控制、批量（Bulk）、中断（Interrupt）和同步（Isochronous）四种传输类型的区别和适用场景。重点讲解了 IN/OUT 数据包的处理流程、握手响应机制以及流控（Flow Control）在批量传输中的实现方法，确保数据传输的高效性与可靠性。 速度降级与兼容性处理： 讨论了设备在连接到不同速度的主机时，如何正确处理速度切换（Transitioning）和降级操作，保证设备对 USB 1.1 全速模式的向下兼容性。 总结而言，本书通过结合理论推导、实际案例分析和工程最佳实践，为读者提供了一个从原理图设计、PCB布局布线、到固件配置的完整闭环解决方案，是致力于设计高性能、高可靠性 USB 2.0 高速周边设备的技术人员不可或缺的参考资料。

第1章　　USB的基本架构与特性
1.1　什么是USB？
1.2　如何安装USB装置？
1.3　USB的汇流排结构
1.4　USB资料流的模式与管线的概念
1.5　USB传输类型
1.6　USB的连接器与缆线
1.7　USB的编码方式
1.8　USB介面的通信协定
1.9　分割资料交易
1.10　USB描述元
1.11　USB标准装置要求
1.12　装置群组
1.13　结 论

第2章　　EZ-USB FX2晶片组特性
2.1　前　言
2.2　EZ-USB FX2硬体架构图
2.3　USB内核
2.4　FX2微处理机
2.5　重新装置列举
2.6　FX2端点缓冲区
2.7　外部FIFO介面
2.8　FX2系列 - GPIF(泛用型可程式化的界面)
2.9　FX2晶片组系列
2.10　Cypress全速与高速晶片组的差异
2.11　暂存器的应用

第3章　　EZ-USB FX2 CPU
3.1　增强的8051特性
3.2　执行效率的总览说明
3.3　软体相容性
3.4　803x/805x 特性比较
3.5　FX2 CPU/DS80C320差异性
3.6　FX2 CPU暂存器介面
3.7　FX2 CPU内部RAM
3.8　週边I/O埠
3.9　中　断
3.10　电源控制
3.11　特殊功能暂存器 (SFR)
3.12　外部位址 / 资料汇流排
3.13　计时器 / 计数器

第4章　　输入 / 输出与记忆体
4.1　输入 / 输出(I/O)简介
4.2　週边I/O埠
4.3　週边I/O埠切换功能
4.4　I2C控制器
4.5　I2C汇流排的应用
4.6　控制位元
4.7　状态位元
4.8　送出I2C资料步骤
4.9　接收I2C资料步骤
4.10　EEPROM启动载入器
4.11　FX2记忆体简介
4.12　FX2记忆体对映
4.13　“Von-Neumannizing”外接程式与资料记忆体
4.14　在0xE000-0xFFFF位址的内建资料

第5章　　软体发展工具
5.1　FX2发展系统的驱动程式安装
5.2　控制平台(Control panel)应用环境的基本操作
5.3　控制平台总览
5.4　FX2发展系统的测试软体及工具
5.5　Keil C51工具软体-μVisions

第6章　　硬体发展工具
6.1　硬体开发工具的基本架构
6.2　硬体工具组介绍
6.3　初步安装程序

第7章　　I/O实验范例-LED输出
7.1　硬体设计与基本概念
7.2　韧体程式码设计
7.3　程式编译与链结
7.4　七段显示器输出实验
7.5　结　论

第8章　　存取端点缓冲区
8.1　FX2的大容量端点和小容量端点
8.2　高速和全速的差异处
8.3　CPU配置端点
8.4　CPU存取FX2端点资料
8.5　FX2端点的CPU控制
8.6　自动指标器
8.7　存取端点程式设计

第9章　　中　断
9.1　简　介
9.2　中断SFR暂存器
9.3　中断处理
9.4　USB特定中断
9.5　USB自动向量
9.6　I2C中断
9.7　FIFO/GPIF中断(INT4)
9.8　FIFO/GPIF-中断自动向量
9.9　USB巨量中断程式码撰写
9.10　SOF中断
9.11　I2C中断

第10章　　控制传输与端点0
10.1　端点0基本概念
10.2　控制端点，EP0
10.3　USB标准要求
10.4　标准装置要求
10.5　标准介面要求
10.6　标准端点要求
10.7　FX2 USB标准要求

第11章　　重新装置列举
11.1　重新装置列举基本概念
11.2　装置列举步骤
11.3　装置列举步骤的实现-使用USB分析仪工具
11.4　预设的FX2 USB装置
11.5　装置列举模式
11.6　无EEPROM或是无效的EEPROM
11.7　存在着EEPROM，第一个位元组是0xC0
11.8　存在着EEPROM，第一个位元组是0xC2
11.9　配置位元组0
11.10　韧体执行重新装置列举
11.11　多重-重新装置列举
11.12　预设装置的各个描述元
11.13　装置列举程式码的撰写

第12章　　韧体架构
12.1　韧体架构总览
12.2　建立韧体架构
12.3　韧体架构之副函式钩子
12.4　韧体架构之整体变数
12.5　描述元表格
12.6　韧体架构程式－FW.C
12.7　专案档案的设计

第13章　　巨量传输
13.1　简　介
13.2　巨量传输
13.3　中断传输
13.4　巨量IN传输
13.5　巨量OUT传输
13.6　巨量传输程式设计

第14章　　泛用型驱动程式
14.1　EZ-USB GPD驱动程式
14.2　载入EZ-USB GPD驱动程式
14.3　连接至 GPD的使用者模式介面
14.4　I/O控制程式码(I/O Control Code，IOCTL)参考程式
14.5　控制平台的实现

第15章　　PC应用程式设计
15.1　回圈测试的巨量传输
15.2　USB输入 / 输出控制装置
15.3　USB 2.0週边装置的速度测试

第16章　　HID群组
16.1　HID简介
16.2　HID群组的特性与限制
16.3　HID基本要求
16.4　韧体要求
16.5　辨识HID装置
16.6　报告描述元
16.7　HID群组要求

第17章　　HID I/O韧体程式设计
17.1　设计概念
17.2　韧体程式设计
17.3　韧体程式码的编译与链结

第18章　　HID PC应用程式设计
18.1　PC主机通讯的基本概念
18.2　主机如何发现HID装置
18.3　所需之API相关文件
18.4　HID装置驱动程式与DLL的特性
18.5　HID API函式
18.6　Windows与HID通讯的API函式
18.7　打开HID装置的通讯步骤
18.8　Visual Basic程式设计
18.9　简化Visual Basic应用程式-DLL 的引用

第19章　　Slave FIFO设计与应用
19.1　硬　体
19.2　韧体程式设计

第20章　　实现Slave FIFO之CPLD设计
20.1　Altera QuartusII基本介绍
20.2　七段显示器输出测试
20.3　七段显示器与按键测试
20.4　非同步Slave FIFO设计与实现
20.5　非同步PC应用程式设计
20.6　同步Slave FIFO设计与实现
20.7　同步之PC应用程式测试
20.8　讨　论

第21章　　高速A/D转换之设计与应用
21.1　高速A/D资料撷取卡
21.2　韧体程式设计
21.3　Slave FIFO的CPLD设计
21.4　PC应用程式测试

附 　 录
附录A　零件表
参考资料

评分☆☆☆☆☆

我个人觉得，这本书最吸引我的地方在于它非常贴近实际工程开发的痛点。USB2.0作为一个广泛使用的介面，它的设计看似简单，但要实现稳定、高效的高速传输，背后涉及的细节非常多。这本书就很好地解决了这些痛点。它不仅讲解了USB2.0协议的基本原理，更侧重于在实际硬件设计和PCB布局中需要注意的各种问题。比如，它会详细分析高速讯号串扰、反射的成因，并给出相应的解决对策；在电源设计方面，也会强调如何通过合理的滤波和稳压来保证USB供电的稳定性和纯净度。我特别喜欢它在描述PCB设计时，会根据不同的设计需求，给出不同的建议，这比一些千篇一律的书籍要实用得多。附带的光碟和PCB单板，让我可以很方便地将书中的理论知识转化为实际操作，无论是调试代码还是学习PCB布局，都提供了绝佳的实操机会。这本书让我感觉，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的工程师在分享他的宝贵实践经验。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期在电子产业工作的资深工程师，我见过不少技术书籍，但《USB2.0高速週边装置设计之实务应用(第三版)》绝对是我近期接触到的一本让我眼前一亮的著作。它的内容深度和广度都相当可观，特别是对于USB2.0高速传输的讯号完整性、电源完整性以及 EMI/EMC 的设计考量，有非常深入的探讨。书中对于PCB Layout 的建议，并非是泛泛而谈，而是提供了具体的操作指导和设计原则，例如差分阻抗的计算、走线规则、关键元件的放置位置等等，这些都是在实际产品开发中至关重要的细节。我最看重的是这本书能够将理论与实践紧密结合，光碟里的范例程式码和附带的PCB单板，为读者提供了一个绝佳的学习平台。我迫不及待地想仔细研究PCB单板上的佈局，看看作者在高速讯号的布线以及电源过滤方面是如何处理的，这对于我在设计高频电路时，绝对有很大的启发作用。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书后，最让我印象深刻的是作者在描述USB2.0高速週边装置设计时，那种循序渐进、由浅入深的讲解方式。我之前看过一些关于USB设计的书籍，很多都直接跳到一些比较高深的协议细节，让人看了头大。但这本书不同，它从最基础的USB架构、信号传输原理开始讲起，一步步地介绍USB2.0的特性，像是高速模式下的时序要求、差分信号的阻抗匹配等等。每一章节的知识点都衔接得很自然，我感觉自己是真的在一步步构建起对USB2.0设计的整体认知。而且，它在解释一些关键概念时，会用很多图表和实际案例来辅助说明，这点我非常喜欢。光是看文字有时会觉得抽象，但结合图表，很多复杂的设计原理就变得一目了然了。书中的许多图示，感觉作者花了很多心思去制作，清晰地展示了电路结构、信号波形等等，对于我这种视觉学习者来说，帮助非常大。我尤其想深入了解的是书里关于电源完整性与信号完整性在USB2.0设计中的重要性，以及如何通过PCB设计来优化这些方面。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始入手这本书，主要是冲着“实务应用”这几个字去的。我不是理论派的工程师，更喜欢在实践中学习和解决问题。这本书没有让我失望，它在理论讲解之后，几乎都会紧接着附上相关的实务案例和设计考量。从USB2.0介面的物理层设计，到驱动程式的开发，再到实际的成品调试，这本书都提供了一个相对完整的流程。我特别欣赏它在介绍PCB设计时，会详细讲解阻抗控制、去耦电容的摆放、接地策略等细节，这些都是影响USB2.0效能的关键因素。书里提供的范例光碟，我还没来得及全部研究，但初步浏览了一下，里面的代码结构清晰，注释也很详细，对于我想要快速上手开发USB2.0装置非常有帮助。更重要的是，它提供的PCB单板，可以直接用来学习和实践，这比单纯地看图纸要直观得多。我希望通过这本书，能够真正掌握USB2.0高速週边装置设计的核心技术，并且能够独立完成一些小型专案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和整体排版风格，真的让人一眼就看到它的专业与扎实。不像市面上很多技术书籍，总是搞得花里胡哨，这本书的视觉呈现就带着一股沉稳和务实的气息，让人觉得内容一定也很实在。尤其是我拿到的是附有范例光碟和PCB单板的版本，光是看到那片PCB板，就觉得买这本书值了。我一直想在实际操作中学习USB2.0的周遍装置设计，光看书本的理论知识，总是觉得隔靴搔痒。有实际的PCB板，就可以直接对照书上的讲解，甚至可以自己动手焊接、测试，这对于我这种动手能力比较强的人来说，简直是福音。而且，光碟里的范例代码，肯定能帮我省下不少从零开始编写的时间，直接拿来修改和学习，效率高多了。我特别期待里面的PCB单板，看看它在USB2.0的讯号完整性、电源管理等方面是如何设计的，是不是有什么特别的技巧可以学习。这本书的定价也算合理，考虑到附带的光碟和PCB单板，性价比真的很高，绝对是USB2.0设计领域初学者或是想要深化实践的工程师们不可多得的参考资料。