图2

   
       3、  AT89C5131的简单介绍
   
       基于单片机的嵌入式系统要实现USB总线通信，通常都是通过外扩专用的USB总线接口芯片（如飞利浦的D12）。但是这样的方案既增加了成本，又使PCB板的面积变大，所以使用Atmel公司的集成了USB2.0全速（Full Speed）从接口外设的51单片机AT89C5131。
   
        AT89C5131是一个基于52内核的单片机。在存储器方面，其内部集成了32KB的Flash存储器用于代码的存储，1KB的EEPROM存储器用于用户数据的存储，用户可以使用片上的Bootloader或Flash API通过USB接口或者其他接口（如UART和I2C总线）对Flash存储器和EEPROM存储器进行ISP或者IAP编程。 此外AT89C5131还集成了10位的ADC、I2C总线接口和PCA模块等丰富的外设。

        AT89C5131的USB2.0全速从接口的结构如图3所示，其包括USB D+/D-的接口缓冲，数字锁相环，串行接口引擎（SIE）和通用功能接口（UFI）。其中数字锁相环以单片机的时钟为输入，产生了USB接口其他部分所需的48MHz时钟。串行接口引擎完成USB通信物理层NRZI码的编码与解码，CRC生成以及校验与纠错。通用功能接口包含了一个双端口的数据存储器，其一端与串行接口引擎链接，另一端通过数据总线与单片机相连接，使单片机可以通过特殊功能寄存器完成对USB2.0从接口的控制与通信。
 

图3

       AT89C5131的USB2.0全速从接口包含了7个终端点，其中0号终端点被配置成为默认的控制终端点。其他1～6号终端点都可以通过特殊寄存器配置为控制（Control），突发（Bulk），中断（Interrupt）和周期性（Isochronous）模式。由于每一个终端点都由一组独立的寄存器对该终端点进行控制、状态识别和数据的存取，则如果将这些寄存器直接映射到51单片机的特殊功能寄存器地址空间显然是容纳不下的。因此，这7个终端点的7组寄存器在单片机的地址空间中其实使用的是同一组寄存器的地址，而通过一个特殊功能寄存器（UEPNUM）来选择当前该组寄存器实际选择的是哪个终端点的寄存器组，这样就大大节省了所占用的地址空间，为集成其他特殊外设提供了可能。
   
       4、  基于AT89C5131的CDC类的实现
   
       AT89C5131与USB接口的硬件连接很简单，选用一个Btype的USB插座，因为按照USB规范，从设备使用Btype的USB插座，主设备使用Atype的USB插座，将Btype的USB插座的D+和D-脚分别与AT89C5131上的D+和D-脚相连。然后再在电源和D+之间用一个1.5 kΩ的上拉电阻连接，因为按照USB规范，USB主设备是通过从设备在插入时D+和D-上的绝对电平来确定从设备是一个全速设备还是一个低速设备的，而AT89C5131是一个全速设备，所以需要将D+上拉。
   
       下面介绍虚拟串口的单片机软件设计与实现。首先来看一下终端点的分配，按照CDC类抽象控制模型对终端点的需求，将单片机0号终端点和1号终端点分配给通信接口子类，分别作为控制终端点（完成枚举和串口参数设置）和中断终端点，而将2号和3号终端点分配给数据接口子类，分别作为IN和OUT终端点，虚拟串口的数据主要从这两终端点来进行传送。

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