68HC908JB8单片机及其在USB外设系统中的应用

主要参数及引脚功能

    MC68HC908JB8是采用HCMOS工艺技术生产的高性能单片机芯片，具有片内256BRAM和8KB的Flash ROM结构，16位双通道TIM模块（每一通道配有输入捕捉、输出比较和PWM工作模式），以及兼容USB1.1协议低速通信功能。

JB8 的性能

    68HC908JB8是一种高性能M68HC08结构，它和M6805、M146805及M68HC05族代码兼容，3MHz内部总线频率，256B的RAM和8129字节的Flash存储器，且在片内可编程。最多可达37个一般3.3V的I/O口。其中包括：

    ·因封装不同有13或10个共享I/O脚

    ·因封装不同有24、22、8、或2个专用I/O脚

    ·端口A有8个键盘中断

    ·6个10mA的驱动LED脚

    ·2个25mA红外LED脚

    ·2个在USB模块禁止情况下，对于PS/2连接有10mA的高电流驱动脚

    16位双通道TIM兼容USB1.1协议的低速器件，其中数据传输速率为1.5Mbps，内置3.3V的电压调节器。Endpoint0 有8字节的发射缓冲器和8字节的接收缓冲器；Endpoint1 有8字节的发射缓冲器；Endpoint2有8字节的发射缓冲器及8字节接收缓冲器。

    系统保护特征包括可选COP复位、可选LVI复位、非法代码复位及非法地址复位。

    低功耗设计有完全静态STOP模式和WAIT模式，内部连接上拉电阻的主复位脚，以及上电复位和外部异步中断（ IRQ）。

引脚功能

    JB8单片机有44脚(QFP封装)、42脚（SDIP封装）、28脚（PDIP/SOIC封装）及20脚（PDIP/SOIC封装），现以44引脚芯片（如图1）为例，说明各脚的功能。

    VDD和VSS分别为电源和地引脚，VREG为3.3V输出，其主要用于USB数据驱动的电压调制，OSC1、OSC2为时钟引脚，RST外部复位引脚，RST是双向的，该引脚包含一个对VDD的上拉电阻；IRQ：外部异步中断引脚，它也可编程进入监控模式，该引脚包含一个对VDD的上拉电阻；PTE4/D-也可编程对IRQ1中断进行触发，也可编程为USB D-引脚；PTA7/KBA7～PTA0/KBA0：双向I/O引脚，可编程作为外部键盘中断引脚；PTB7～PTB0：双向I/O引脚；PTC7～PTC0：双向I/O引脚；PTD7～PTD0：双向I/O引脚；引脚E是5位具有特殊功能的引脚，其中PTE4/D-、PTE3/D+同USB数据总线D-、D+共享，其他3个引脚同定时器模快连接。当USB模块禁止时，PTE4，PTE3成为驱动电流10mA的引脚，且包含5KΩ的上拉电阻；当USB 模快使能时，PTE4/D-和PTE3/D+成为USB的D-和D+。PTE2/TCH1、PTE1/TCH0、PTE0/TCLK为共享引脚。

表1 68HC908JB8性能指标



    MC68HC908JB8内部包含保护电路，但在使用时应尽量使电压低于表1中所给的最大值，即VSS ≤VIN或 VOUT≤ VREG。当芯片工作时，不用的引脚要连接到适当的VSS 或VREG上。

USB模块

    JB8是根据USB1.1协议而设计的低速USB芯片,它支持控制及中断数据两种类型传输，Endpoint0可作为发射/接收控制端点；Endpoint1作为中断发射端点；Endpoint2可作为发射/接收端点。

USB模块功能

    模块功能包括和USB1.1协议兼容，1.5Mbps的数据速率，3.3V 电压调制；其中Endpoint0有8字节发射缓冲器和8字节接收缓冲器，Endpoint1有8字节发射缓冲器，Endpoint2有8字节发射缓冲器和8字节接收缓冲器。USB数据传输控制逻辑包括控制端点Endpoint0及中断端点Endpoint1和Endpoint2；数据包的产生及译码；CRC校验码的产生及校验；NRZI码的编码/译码以及在在传输中遇到连续6个1时的位插入；USB 复位有内部MCU产生的复位以及CPU中断请求产生的复位。通过远程唤醒支持suspend 和resume操作。USB产生的中断有传输中断驱动、Resume 中断、数据包EOP中断以及USB复位。

功能描述

    USB模块主要管理芯片和主机之间的通信，该功能块可以分为三部分：双功能的收发器；USB控制逻辑单元；端点寄存器（如图2）。

USB协议

    JB8MCU中的USB模块支持控制传输和中断传输两种类型。每一USB处理事项都是由一系列的数据包组成，每一数据包的类型如图3所示。 Token数据包由主机产生并由USB芯片译码，数据和握手信号包由USB芯片产生和译码产生。

    SYNC是用来同步的，是数据包的前缀；PID和PID紧跟在SYNC后面来决定总线的方向和类型；ADDR是用来选某一特定的USB芯片，该值和芯片内寄存器UADDR低7位比较来决定传输的目标器件；ENDP是用来确定USB芯片中某一endpoint的，该JB8芯片取0～2值；CRC是用来校验地址和数据流的，对于信令包是5位，对于数据包是16位。

低速芯片

    低速芯片IB8的配置即在D脚与VREG（3.3V）之间有一1.5KΩ的上拉电阻。对于低速传输，发射EOP脉宽必须在1.25μs～1.50μs之间，接收时SE0为670ns，且有一个J态转换作为有效的EOP，SE0大于2.5μs时则自动认为为复位。其外围连接如图4所示。

JB8的应用前景

    JB8是Motorola推出的具有USB模块系列产品之一，它与以前推出的05系列完全兼容的基础上，又增加了许多功能，特别是他提供了USB接口，同USB1.1协议兼容，且是低速（1.5MIPS）芯片。USB作为一种通用串行总线在1995年开始研究，因为它的通用性引起了广泛的关注，JB8正是顺应这一潮流而设计的MCU。它可设计开发支持热插拔,标准的计算机USB外设。现在Motorola公司已经开发出USB的写字笔、键盘、鼠标、游戏杆等。