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CYPRESS 68013A ：支持USB 2.0 协议，带增强型8051 单片机，时钟频率48Mhz 。支持串口通讯。
2.文档
cy7c68013.pdf
68013 外设手册
cy7c68013_5.pdf
68013 外设手册
CY3684_A_SCH.PDF
68013A 外围电路图
FX2 TechRefManual.pdf
EZUSB-FX2 技术手册
fx2_to_fx2lp.pdf
FX2 和FX2LP 的区别
CYAPI.PDF
CYAPI 手册 高级类库
CYUSB.PDF
CYUSB 手册 底层API
3.开发环境
3.1 Keil C 7.0 编译器
3.2 C++ Builder 6.0
3.3 VC++ 6.0
3.4 EEPROM 烧写器
3.5 68013A的开发包（含CYPRESS CONSOLE 、CYUSB.SYS 、例程等)
3.6 BUS HOUND 5.0
4.开发流程
4.1硬件程序编写
1 ）根据CYPRESS 的示例程序建立工程框架，一般由FW.C PERIPH.C 和定义寄存器的几个头文件组成。
2 ）FW.C 负责了设备连接、重枚举、设备初始化等过程
3 ）PERIPH.C 负责响应各种中断事件。
4 ）dscr.a51 文件定义了USB设备握手时需要的各种描述符
5 ）FX2REGS.H 定义了USB中所有的寄存器
6 ）FX2.H 主要定义了各种二级中断向量和描述符的数据结构
7 ）编译后的二进制代码和工程同名，扩展名为HEX 。
8) 相应的头文件和类库在KEIL C 的lib 和inc 文件夹内，需在项目设置中设置路径。
4.2硬件程序烧录
1） 因为本产品要求将二进制代码和硬件PID/VID 烧录在EEPROM ，而不是使用CYPRESS 推荐的在线下载方式，所以外部采用了8K 的EEPROM 。上电后68013A 会将EEPROM 中的数据和程序加载到RAM 中运行。
2）HEX 文件只是68013A 上8051 的程序代码，还要加上PID/VID等信息才能正确运行，CYPRESS 在开发包中提供了HEX2BIN.EXE这个工具，可以根据HEX 生成完备的IIC 文件，将此文件烧录到EEPROM 上即可。
3）HEX2BIN.EXE 的使用方法如下：
将XXX.HEX 文件拷贝到HEX2BIN.EXE 所在目录，打开CMD ，按如下格式输入：
hex2bix -i -o xxx.iic xxx.hex -f 0xC2 -v 0x1234 -p 0x1234
-i 表示输出文件，也就是IIC 文件
-o 表示输入文件，也就是HEX 文件
-f 表示68013A 发送PID/VID 的方式，这里为C0，即从EEPROM 上读取。
-v 表示VID 的BCD 码，开发阶段使用1234
-p 表示PID 的BCD 码，开发阶段使用1234
4） 将生成的IIC 文件用烧写器烧录到EEPROM 上，本项目使用的是深圳思泰佳电子公司的NSP 通用烧写器，此烧写器不支持IIC 类型，选择BIN 类型可替代。
4.3驱动的识别
1） 将EEPROM 连到68013A 上后，接上USB 线，上电。计算机提示找到新硬件，要求安装驱动。
2）CYPRESS 针对68013A 提供了全新的驱动程序CYUSB.SYS 。这个驱动使用了新的API ，所以上位机的编写上和旧的方式完全不同。底层的IOCTL 控制字的定义也完全不同，详见CYAPI.PDF 和CYUSB.PDF 。
3） 安装驱动之前，必须先根据VID/PID 正确编辑CYUSB.INF 文件，在文件中添加自己的PID/VID 代码和设备描述，连接设备时，将根据硬件上的PID/VID 查找INF 文件中对应的驱动，如果找不到，在设备管理器中将显示“68013 EEPROMMISSING” 的字样。
4） 详细的INF 配置方法参考CYUSB.PDF PART1/PART2/PART3 。这里不在赘述。
5） 安装驱动时候找到修改好的CYUSB.INF 文件，驱动将被正确安装，此时设备可以正常使用。
4.4测试过程
1） 被正确识别的设备可以在CYPRESS CONSOLE 上看到设备信息。如图：
2）CYPRESS CONSOLE 的具体使用方法请参考CyConsole.chm 。
3） 要注意的是，除EP0/EP1 外，当其他端点Max Pkt Size 大小为64 字节时，表示工作在USB 1.1 模式，有可能是软件的原因，也有可能是外围上拉电阻的问题。开发中要特别注意。
5.推荐开发流程
5.1 看本介绍USB 2.0 协议的书，对USB 2.0 协议有所了解。推荐《USB 2.0 原理与工程开发》
5.2 看CYUSB.PDF文档。了解驱动安装方法。
5.3 看KEILC51 的书籍，熟悉C51 的编程方法，熟悉KEIL C 编程环境。
5.4 看CYPRESS提供的例程，了解68013A 编程框架。推荐《EZ-USB 2100 系列单片机原理、编程及应用》（基本框架类似，部分寄存器定义不同）。
5.5 对照USB 2.0 协议，编写dscr.a51 文件，配置各种描述符。
5.6 结合FX2 TechRefManual.pdf ，研读FW.C 、PERIPH.C 、FX2REGS.H 、FX2.H ，了解寄存器的定义。
5.7 根据系统需求编写响应代码，有开发板时，根据开发版上的LED 来测试程序正确与否。
5.8 根据CYAPI.PDF CYUSB.PDF 编写上位机通讯程序。
同步读取数据方法 XferData();
异步读取数据方法BeginDataXfer()/WaitForXfer()/FinishDataXfer();
5.9 调试程序。
5.10 编写其他8051 上的程序，并继续调试。
6.发布时应提供的文件
1）CYUSB.SYS
2）CYUSB.INF
3）XXX.IIC
7.重点讲解
7.1如何理解CYPRESS 68013A 程序框架
CYPRESS 提供了非常好的程序框架，免去了用户自己编写一些通用性比较强、模式化的程序（如果不提供，很少有人能写出如此高效，结构紧凑的程序，实际上此框架和68013A 内部结构关系密切，一般人也没有足够的内部资料也不可能写出来）。在框架的基础上，用户只需在相应的地方写相应的代码即可完成USB 工作。
一般来说框架可以分成3 个部分。
1）描述符文件。例如dscr.a51 文件，里面定义了枚举设备的时候要用的各种描述符信息，这部分用户需要根据实际的情况自己编写。我写的时候发现一个最大的问题就是各种书籍协议版本不同，翻译质量不同，同一字段的意义表述不同，容易让人产生困惑。例如USB 1.1/2.0/2.13 对设备类型的子类定义都不完全相同，所以写的时候最好几种文档对比起来写。由于USB 官方网站的文档中字段解释过于专业化，所以对USB 不是很熟悉的人比较难以理解其真正含义。所以要多参考不同的书籍，某种程度上降低了开发速度，但对第一次做USB 开发的人来说，这也是值得的。
2）固件文件，例如FW.C 文件，这是硬件程序的函数入口。主要有以下这些方法：
void SetupCommand(void); // 握手命令处理
void TD_Init(void); // 初始化，完成配置，启动时调用一次
void TD_Poll(void); // 用户处理程序，循环调用
void IO_Init(void); //8051 IO 初始化
void REG_Init(void); //8051 寄存器初始化
BOOL TD_Suspend(void); // 挂起处理
BOOL TD_Resume(void); // 唤醒处理
// 以下为各种描述符的获取和设置函数，重枚举时自动调用
BOOL DR_GetDescriptor(void);
BOOL DR_SetConfiguration(void);
BOOL DR_GetConfiguration(void);
BOOL DR_SetInteRFace(void);
BOOL DR_GetInterface(void);
BOOL DR_GetStatus(void);
BOOL DR_ClearFeature(void);
BOOL DR_SetFeature(void);
BOOL DR_VendorCmnd(void);
3）功能文件，处理各种中断。例如PERIPH.C 文件。8051 一般默认只有四个中断，这显然不够USB 使用，所以CYPRESS 引入了自动向量的概念，相当于软中断，大大扩展了现有的中断数量。主要的中断有：
void ISR_Sudav(void) interrupt 0 // 收到setup 包
void ISR_Sutok(void) interrupt 0 // 收到SETUP 令牌
void ISR_Sof(void) interrupt 0 // 收到起始帧
void ISR_Ures(void) interrupt 0 // 收到RESET
void ISR_Susp(void) interrupt 0 // 收到挂起信息
void ISR_Highspeed(void) interrupt 0 // 高速模式
void ISR_Ep0ack(void) interrupt 0 // 正常响应ACK
void ISR_Stub(void) interrupt 0
void ISR_Ep0in(void)interrupt 0
void ISR_Ep0out(void) interrupt 0
void ISR_Ep1in(void)interrupt 0
void ISR_Ep1out(void) interrupt 0 //EP1 输入中断
void ISR_Ep2inout(void) interrupt0 //EP2 中断
void ISR_Ep4inout(void) interrupt 0
void ISR_Ep6inout(void) interrupt 0
void ISR_Ep8inout(void) interrupt 0
void ISR_Ibn(void) interrupt 0
void ISR_Ep0pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Ep1pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Ep2pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Ep4pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Ep6pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Ep8pingnak(void) interrupt 0
void ISR_Errorlimit(void)interrupt 0
void ISR_Ep2piderror(void)interrupt 0
void ISR_Ep4piderror(void)interrupt 0
void ISR_Ep6piderror(void)interrupt 0
void ISR_Ep8piderror(void)interrupt 0
void ISR_Ep2pflag(void) interrupt0
void ISR_Ep4pflag(void) interrupt0
void ISR_Ep6pflag(void) interrupt0
void ISR_Ep8pflag(void) interrupt0
void ISR_Ep2eflag(void) interrupt0
void ISR_Ep4eflag(void) interrupt0
void ISR_Ep6eflag(void) interrupt0
void ISR_Ep8eflag(void) interrupt0
void ISR_Ep2fflag(void) interrupt0
void ISR_Ep4fflag(void) interrupt0
void ISR_Ep6fflag(void) interrupt0
void ISR_Ep8fflag(void) interrupt0
void ISR_GpifComplete(void)interrupt 0
void ISR_GpifWaveform(void)interrupt 0
特别是对于接受数据，一般都在中断中完成相应处理，“中断中适合进行少量简短的操作，不适合进行复杂操作”，这句话在此依然有效。如果要进行复杂的操作可以在TD_POLL() 中进行（多数操作都是在这个函数中完成的）。
另外非常重要的一点是，中断程序的结尾应该让中断复位，允许下一次中断，有些端点的计数器也要清零并允许接受新的中断请求。例如：
EP1OUTBC = 0; // 清空计数
EZUSB_IRQ_CLEAR(); //USB 中断复位
EPIRQ = 0x08; //允许EP1 中断请求
7.268013A 端点寄存器介绍
68013A 内部的寄存器约有300 个上下，一次都记住是不可能的，而且每个寄存器都有8 个位，也就是说一共有2000 多个可以配置的位，一次都理解掌握这些位的含义也是不可能的，所幸地是开发中并不会用到所有的寄存器，但是依然强烈建议把FX2REGS.H 和FX2.H 走读一边，这就像读书一样，没有学会识字，再看都是天书。结合FX2 TechRefManual.pdf 走读这些寄存器大约需要一到两天时间，这点时间投入还是值得的。
在通讯过程中，打交道最多的是各种端点寄存器，掌握好这些寄存器地使用对提升开发效率是很有帮助。值得特别关注的寄存器和配置位如下：
Rwuen 、REVCTL、EP1OUTCFG 、EP1INCFG 、EP2CFG 、EP4CFG 、EP6CFG、EP8CFG 、EP2FIFOCFG 、EP4FIFOCFG 、EP6FIFOCFG 、EP8FIFOCFG 、FIFORESET 、EPIRQ 、EPIE 、EP1OUTBC、APTR1H 、APTR1L 、EXTAUTODAT1 、AUTOPTRH2 、AUTOPTRL2 、EXTAUTODAT2 、EP2BCH 、EP2BCL
其中有些寄存器的设置需要连续设置多次，看似重复了，其实不然，这和设置的缓冲区数量有关。有些寄存器中间必须用SYNCDELAY 来延时。这类寄存器FX2 TechRefManual.pdf 上有说明。
对于EP0 ，用于系统握手，相关的寄存器操作基本上都由68013A 的内核（SIE ）来完成了。
对于EP1, 分为OUT/IN 两组配置和寄存器。
对于EP2 ～EP8, 不分OUT/IN 输入输出，主要有EP2CFG/ EP2FIFOCFG/EP2BCH/EP2BCL 寄存器。
7.3什么是自动指针
自动指针是CYPRESS 提供的一个非常有用的特性。在数据交互的过程中，很多时候都涉及到数据的搬迁，比如从EP2OUT 收到的数据需要转发到EP6IN 上（一些转换类设备）；再比如从RAM 中拷贝数据到EP4IN 上，传统的做法是申明两个指针，指向源和目的地址，然后用循环一个个字节拷贝，同时还要考虑增加指针地址，对于连续的空间这到不是问题，关键是如果数据需要拷贝到多个缓冲时，指针地址是循环的。这时候如果手工完成操作很容易出错。
因此CYPRESS 提供了两组自动指针，用的时候一组指向源，一组指向目的地址。然后循环拷贝数据就行了，自动指针会自动指向下一个源或目的空间，不论是否是循环地址方式。这样减少了程序出错的几率。
下面的程序将EP2OUT 接受到的数据拷贝到EP6IN 发送出去：
if(!(EP2468STAT &bmEP6FULL))
{ // check EP6FULL(busy) bit in EP2468STAT (SFR), core set's this bit when FIFO is full
APTR1H =MSB( &EP2FIFOBUF );
APTR1L = LSB( &EP2FIFOBUF );
AUTOPTRH2 =MSB( &EP6FIFOBUF );
AUTOPTRL2 =LSB( &EP6FIFOBUF );
count =(EP2BCH << 8) + EP2BCL;
// loopEP2OUT buffer data to EP6IN
for( i =0x0000; i < count; i++ )
{
// setup to transfer EP2OUT buffer to EP6INbuffer using AUTOPOINTER(s)
EXTAUTODAT2 = EXTAUTODAT1;
}
EP6BCH =EP2BCH;
SYNCDELAY;
EP6BCL =EP2BCL; // arm EP6IN
SYNCDELAY;
EP2BCL =0x80; // re(arm) EP2OUT
}
}
APTR1H/APTR1H 通过MSB 和LSB 获取EP2FIFOBUF的高位地址和地位地址。
EXTAUTODAT1 表示APTR1H/APTR1H 指向的数据。
AUTOPTRH2/AUTOPTRL2 通过MSB 和LSB 获取EP6FIFOBUF的高位地址和地位地址。
EXTAUTODAT2 表示AUTOPTRH2/AUTOPTRL2 指向的数据。
7.4CYUSB 和CYAPI的关系
以前68013 上位机程序的编写过程中，应用程序端通过调用DeviceIoControl() API 或CREATEPIPE() API 与驱动进行交互，继而读写控制硬件设备，在新的68013A 的驱动中采用了两种新的调用方法：
第一种是继续使用DeviceIoControl() 函数读写，不同的是，IOCTL 控制字和老驱动完全不同，具体定义参考CYUSB.PDF 。用户可以通过这些底层API 完成操作。
第二种是使用CYPRESS 提供的面对对象的类，一共有9 个类，调用这些类的方法就可以和硬件打交道。这些类是对第一种方法的封装，使用起来非常简便。
用户可以根据需要选择这两种方法或混合使用，使用时需要加上头文件CyAPI.h 和cyioctl.h ，另外在项目中还要引用CyAPI.lib 。
7.5同步和异步读写的比较
CYAPI 提供了同步和异步读写方式。同步方式的时候调用线程阻塞在哪里，直到读写到数据或超时；异步方式的时候调用线程立即返回。具体实例参考CYAPI.PDF 。
7.6如何用C++ BUILDER 写上位机程序
1）首先确定使用7.4 中的第几种方法，添加相应的头文件和库文件。
2）连接USB 设备，确保驱动已经被正确加载。
3）编写收发数据线程。通过开发板上的LED或CYPRESS CONSOLE 或BUS HOUND 分析收发正确与否。
7.7U盘如何正确加载驱动
在WINDOWS 2000/XP 上U 盘使用的PID/VID 应该直接能加载操作系统默认的海量存储器的驱动程序。为了使用正确的PID/VID ，可以通过以下途径：
1）找一个现有品牌的U 盘，看看他的PID/VID 是何值。
2）在注册表中查找海量存储器信息。
8.其他问题
1）编写上位机的时候要注意添加异常处理。
2）调试上位机的时候，USB 外设应正确连接。
3）8051 其他模块的编写请参考相应书籍。
9. 硬件设计
56管脚的68013可以满足一般简单数据传输的要求了，它的关键管脚有ifclk，wakeup，reset，d＋，d－和电源，地。只要他们对了，主机就可以找到芯片并识别出来。
Ifclk: 在一般情况下我们使用usb内部的时钟，它可以通过一个大电阻上拉到3.3V.当然你也可以同时接到cpld或fpga，如果你想使用外部时钟时,但是要注意它只能接5－48Mhz的时钟。所以在使用速度可调的FIFO读写时就可能存在可调范围不大的问题，这可以通过同步和异步解决，在同步时它是5－48Mhz，在异步时x－20Mhz（其中x可以很小），在我们的项目中就实现了200khz到48mhz的速度读写FIFO。
Wakeup: 用来唤醒沉睡中的USB，一般情况下我们也是用100k的电阻上拉到3.3v。只有在你非常注意功耗时才用到。
Reset: 进行复位，免去了反复插拔设备的麻烦，但是前提是你使用总线供电模式。要注意在reset接地时要保证它与3.3v之间还有一个大电阻，以免直接电源与地相接。
d＋，d－: 是与主机通讯的数据线，当USB设备插上主机时，d＋和d－上有一个压差，主机就会发现外围设备，索求pid和vid，载入相应驱动。这儿可能出现两个问题：1、主机发现不了外设2、主机可以发现外设但是不能识别，在usb图标上是一个问号。在第一种情况下主要是d＋和d－的问题，因为只要保证接口的4根线是vcc,gnd，d+,d-按要求变即使真没有外设，主机也可以检测到外设，所以如果检测不到，很可能有线接反了；在第二种情况下，原因就比较多了，a，d＋，d－线太长了，太细，拐弯太多以致数据出现传输错误，vid和pid无法正确传送，这时可能出现有时可以识别，有时又不能识别。b，由于上面的几个管脚没接好，USB芯片没有正常工作
在布线前一定要阅读一下文档guide_to_successful_ez_usb_fx2lp_tm__and_ez_usb_fx1_tm__hardware_design_and_debug___an15456_12.pdf。这篇文档是一篇硬件设计和调试指南，列举了电路工作不正常可能出现的原因。
该文硬件CheckList章节如下：(原稿是英文，我按自己的理解进行了翻译)
(1)所有的电源引脚(AVCC、VCC)必须连接到3.0V-3.6V。
(2)VCC上升时间不能太快，至少需要200uS。一般情况下，电源端有大容量滤波电容(比如100uF)，可以保证这一点，但是有些电路滤波电容很小(如0.1uF)，则可能不满足这个要求。不过我已经做过试验，当VCC上升时间为100uS时，电路也可以正常工作。
(3)当使用晶体振荡器时，RESET复位信号至少持续5ms。如果使用外部振荡源，则RESET信号至少持续200uS。
(4)24M晶振(±100 ppm)负载电容选择12pF。
(5)RESERVED 管脚必须接地。从字面理解，此管脚是保留引脚，我误认为可以悬空不接。但是如果此管脚不接地，则芯片会进入测试模式。希望大家不要再范跟我一样的错误。
(6)SCL、SDA口线必须有上拉电阻，推荐是2.2K欧姆。即使不使用串行EEPROM，也需要接电阻。
(7)如果没有使用外部ROM(针对有外部总线的型号)，则EA脚必须接地。如果EA是高，则CPU会从外部ROM取指运行。
(8)WAKEUP管脚必须接高或者低，不能让其悬空。如果不需要USB设备进入挂起模式(suspend )，则可以将此管脚接地。
10. 电路调试
如果电路工作正常，则CLKOUT 管脚会输出12MHz方波。大家可以通过测量这个管脚的信号进行故障定位。
(1) 如果CLKOUT没有输出方波，则检查：AVCC/VCC管脚是否连接；VCC上升时间；晶体振荡器是否起振；复位信号持续时间是否足够长；RESERVED 管脚是否接地。
(2)如果上电时CLKOUT有方波输出但很快就消失了，则检查：WAKEUP关键是否连接正确；USB D+、D-数据线线序是否正确；晶体振荡器频率偏差太大(可测量CLKOUT方波频率，应该满足12 MHz +/- 100 ppm)。
(3)CLKOUT持续有12M方波，但是windows枚举设备失败。如果WAKEUP接地(即禁止挂起模式)，则请再次检查硬件CheckList中的没一点是否满足要求。如果WAKEUP接高，则检查SCL、SDA是否有上拉电阻；EA是否接地。
(4)CLKOUT输出48MHz方波。可能为同类设备安装了其它类型的驱动程序，请删除驱动后重新安装。
11. 删除USB驱动的方法：
(a)打开Regedit，找到 HKEY_LOCAL_MACHINE/SYSTEM/CurrentControlSet/Enum/USB文件夹，删除所有VID、PID相符的项(如“Vid_04b4&Pid_8613”)
(b)在windows/inf 文件下，找到oemxx.inf 文件 (xx 是两位数字)，该文件包含相同的pid、vid。可以使用UltraEdit 进行全文搜索关键字来定位具体的文件，找到后删除它。
