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1.1 课题研究的背景
通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)从出生开始，发展到今天的广泛使用，已经接近十五年了。随着计算机技术的迅猛发展，USB协议从1．1进化到2．0，作为其最重要指标的设备传输速度也从1．5Mb／s这样较低的传输速率和12Mb／s的全速传输速率提高到480Mb／s的高速，如今的USB3．0更是达到了5Gb／s。USB作为计算机和嵌入式系统在近年的热点，推动了计算机外部设备的飞速进步。如庸置疑的是，USB已经抢占了大部分PC和外设的市场：而在未来，USB又将以OTG再次领导计算机外设产业的发展方向，同时还将把计算机和嵌入式领域的学术研究方向带进更加深的层次。
1.2 课题研究的目的和意义
USB技术的发展，使得PC机能够同外围设备进行更为有效简单的数据交换，而且成本低．但由于没有一个从设备具有PC机这样的功能，所以传输一旦离开了PC机，方便将无法进行。再加上多种多样的便携式设备的迅速发展以及在大众环境下快速的普及，离开PC机而实现从设备间的数据通信技术显得尤为重要。
1．3 本课题主要研究的内容和章节安排
1．3．1 本课题主要研究内容
(1)USB接口的设计原理
(2)各单元模块设计，包括电源模块、单片机最小系统模块、E2PROM模块和USB 接口模块
(3)主程序的设计
2 USB通信协议简介
I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发出来的两线式串行总线，作用是连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域普遍选用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具备着接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率高等多个优点。
表2.1 相关术语及想对应的描述
术语 描述
发送器 发送数据到总线的器件
接收器 从总线接受数据的器件
主机 初始化发送、产生始终信号和中止发送的器件
从机 被主机寻址的器件
多主机 同时有多于一个主机尝试控制总线，单不破坏报文
仲裁 是一个载有多个主机同时尝试控制总线，但只允许其中一个控制总线并使报文不被破坏的过程
同步 两个或多个器件同步时钟信号的过程
I2C 总线是芯片间串行数据传输总线，2 根线就可以实现全双工同步数据传送，能够非常方便地构成多机系统以及外围器件扩展系统，I2C 器件是把I2C 的协议植入器件的I/O 接口，使用时器件直接挂到I2C 总线上,这个特点给用户在设计应用系统时带来了巨大的便利。I2C 器件无须片选，信号是否选中是通过主器件发出的I2C从地址来决定的，而I2C 器件的从地址是由I2C 总线委员会实行统一发配，飞利浦推出的I2C 总线的操作平台软件包只要你给出器件从地址即可进行字节读写同时能够非常方便地使用I2C 器件且无须介入底层的I2C操作协议。
2.1 数据协议层
USB的核心内容是数据通信协议部分。主要包括:以差模串行信号作为载体传送二进制代码来发送信号；数据包作为最基本的信息单元；包含一系列数据信息的数据包可以被分解为更小的单元域;以包为基础，可以构成USB的三种事务。从而，整合不同的传输类型，传输各种类型的数据，来实现USB的各种功能。
USB最基本的数据单位是包，每一个包，基本上包含了一个完整的USB信息。按照其在整个USB数据传输中的作用不同，包分为三类:令牌包、数据包和握手包。他们之间的差异是由更小的单元域来划分的。域总共分为七类:同步序列域、包标识域、地址域、端点域、帧号域、数据域和CRC校验域。
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