Kit de aprendizaje USB1.1

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Kit de aprendizaje USB1.1

• SiTech de México
• Contacto de ventas y soporte técnico
• sitechdemexico_at_gmail.com
• http//www.displus.com.mx/paginas/EQUIPO/kit.htm

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Introducción

• Este kit ha sido diseñado especialmente para la
  materia de Sistemas Digitales. Fue desarrollado
  por alumnos del Centro Universitario de la
  Ciénega, quienes ahora son fundadores de la
  empresa SiTech de México.
• SiTech agradece a los maestros José Ávila Paz y
  Armando Becerra González, quienes siempre nos
  brindaron su apoyo.
• El USB es un bus de comunicaciones estándar
  desarrollado al principio por Intel, Microsoft,
  NEC y Compaq.
• La especificación mas reciente es la 2.0. Este
  kit se basa en la versión 1.1, que es totalmente
  compatible con la 2.0. SiTech también desarrolla
  memorias Flash y dispositivos con tecnología USB
  2.0, que es un poco mas cara.
• El objetivo de este kit es promover el diseño en
  México de periféricos de computadora y hardware
  en general.
• Mediante este kit se pretende que tengas un
  panorama sencillo sobre las comunicaciones USB y
  no tengas que preocuparte por las complejidades
  de las capas mas bajas de comunicaciones.
• Este documento te guiará para que armes tu nuevo
  kit fácilmente, en un tiempo récord y sin
  problemas. No necesitas tener conocimientos
  previos sobre el USB, sin embargo, un poco de
  electrónica (por lo menos debes saber utilizar un
  cautín!) es recomendable.

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El Kit

• Este kit consiste en un cable USB, una tableta
  fenólica perforada, un microcontrolador, un reloj
  de alta precisión a 6Mhz, una módulo de cero
  fuerza de inserción (ZIF) de 28 pines, 9
  resistencias de 1.5K, un capacitor de .2
  microfaradios y otro de .1 microfaradios, una
  barra de LEDs, 10 resistencias de 330 ohms, 8
  botones y un LCD (opcional).
• La especificación USB especifica que los
  dispositivos de baja velocidad lleven su cable
  soldado, por lo tanto no se incluyó un
  receptáculo para el cable.
• Además de esto, puedes descargar los programas de
  ejemplo y este instructivo de la página
  http//www.displus.com.mx/paginas/EQUIPO/kit.htm
• Con estos componentes puedes iniciar tu proyecto
  USB en un solo día.

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El Firmware

• La gran mayoría de los aparatos que existen,
  tienen microcontroladores, que son circuitos
  integrados que procesan información. Un
  microcontrolador es una computadora completa, con
  entradas, proceso, memoria, periféricos y salida.
• El kit explota los periféricos del
  microcontrolador. De esta forma tiene 12 patas
  que son entradas o salidas digitales, 5 pines que
  son entradas analógicas para conversión
  Análogo-Digital, dos pines que son salidas de
  tipo PWM y Un motor de interfaz serial (SIE) para
  comunicarse con la computadora a través del
  puerto USB.
• En adición a esto, se programaron algunas
  funciones especiales de control multimedia que se
  pueden usar directamente.
• El firmware es un programa que radica en la
  memoria ROM del microcontrolador. Este firmware
  fue desarrollado en lenguaje C.
• No necesitas preocuparte por el firmware, de eso
  nos encargamos nosotros!. Si te interesa aprender
  mas sobre el funcionamiento del firmware, puedes
  verificarlo en el capítulo 9 de la especificación
  USB 1.1.

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El Software

• La parte esencial de este kit radica en el
  Software. El software fue desarrollado en Delphi
  y utiliza las Interfaces de Programación para
  Aplicaciones (APIs) del sistema operativo
  Microsoft Windows para dispositivos de Interfaz
  Humana (HIDs).
• Te sorprenderá lo fácil que es interactuar con el
  dispositivo desde cualquier aplicación. Tu única
  responsabilidad es hacer el programa en Delphi
  para controlar tu dispositivo. Nosotros te damos
  ejemplos con código listos para usarse que te
  servirán como punto de partida.
• Para simplificar la tarea de programación, las
  APIs son manejadas por un componente adicional
  que se instala en Delphi una sola vez.
• La comunicación con el dispositivo USB se realiza
  mediante paquetes. Un dispositivo HID denomina
  reportes a los paquetes de datos que envía a la
  computadora. Para mayor información sobre el
  protocolo USB o la especificacion HID puedes
  consultar la página www.usb.org
• Para este dispositivo estamos utilizando dos
  reportes. El primer reporte solo es de entrada y
  maneja aplicaciones multimedia. El segundo
  reporte es de entrada y salida y maneja los
  puertos del microcontrolador, así como su módulo
  Analógico Digital. Puedes escribir o leer datos
  mediante el reporte 2.
• En terminología USB, entrada o salida siempre se
  ve desde el punto de vista de la computadora
  (denominado host), es decir, una entrada sería la
  transmisión de datos desde el dispositivo
  periférico hacia la computadora y una salida
  sería la transmisión de datos desde la
  computadora hacia el periférico.

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Precauciones

• Los dispositivos usb están diseñados para operar
  con la corriente que proporciona el bus. Este
  dispositivo reporta un consumo máximo de 100mA.
  El protocolo especifica un consumo máximo de
  500mA, pero no todos los hubs soportan ese
  amperaje.
• Si tu aplicación requiere control de motores o de
  relevadores, entonces necesitas una fuente
  externa y aislar el microcontrolador del
  dispositivo de potencia. Para hacer esto, une las
  tierras de tu fuente y del USB, utiliza
  transistores u optoacopladores. El
  microcontrolador soporta una corriente máxima de
  25mA. Mantén dicha corriente por debajo de 10 mA.
• En general jamás toques los pines de un circuito
  integrado. Las cargas estáticas pueden dañarlo
  internamente. Puedes tomarlo por los bordes de
  plástico.
• Siempre que soldes una placa, verifica mediante
  un multímetro la calidad de las conexiones. Nunca
  deberá de haber contacto entre pines que no
  lleven un alambre. Dicho contacto puede pasar
  desapercibido, ya que el carbón generado al
  soldar es conductor. Para asegurarte de que no
  hay contacto entre dos pistas, verifica que la
  lectura del ohmetro sea infinitos ohms.
• Nunca conectes LEDs sin resistencias. Una
  resistencia de 220 a 330 ohms es adecuada.

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Sugerencias

• Si te interesa saber más sobre el usb, visita la
  página www.usb.org
• Si por alguna razón tu kit no funciona, lo
  primero que debes considerar es si está bien
  soldado y en segundo lugar, que hayas realizado
  bien todas las conexiones.
• Pon el reloj lo mas cerca posible al
  microcontrolador. Esto garantiza que no haya
  problemas de ruido en el reloj.
• Puedes probar el kit en una tableta de
  experimentación (proto), pero ten en cuenta que
  hay capacitancias y mucho ruido en ellas.
• El kit tiene mensajes en inglés y en español.
  Prueba instalándolo en sistemas operativos en
  inglés y en español.
• El sistema operativo Microsoft Windows es el mas
  fuerte en cuanto a la tecnología USB y HID, pero
  también puedes probar buscando controladores para
  otros sistemas operativos.

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Diagrama de Pines
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Identificando el Cable
Tomado de la especificación USB 1.1
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Diagrama de Conexión
100nF
6Mhz
1.5K
200nF
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Conectando Push Buttons
Puedes conectar push buttons en los pines
definidos como entradas. No olvides la
resistencia, ya que de otra forma no
funcionará. Esta es la forma mas simple para
hacerlo, pero existen otras mas eficientes. Al
conectar botones entre los pines 21 a 28 podrás
utilizar las funciones multimedia que se activan
automáticamente al conectar el kit, o bien,
cuando utilizas el acuse de recibo 0. Cada pin
tiene una función asignada. En la siguiente
diapositiva se explican todas.
1.5K
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Funciones multimedia

• Pin 21 Volumen
• Pin 22 Volumen
• Pin 23 Reproducir
• Pin 24 Pausar
• Pin 25 Siguiente
• Pin 26 Anterior
• Pin 27 Stop
• Pin 28 Sacar disco

Nota importante El kit está diseñado
intencionalmente para desactivar las funciones
multimedia cuando se utiliza un acuse de recibo
diferente de cero. Si deseas obtener la
funcionalidad multimedia a pesar de estar
utilizando acuses de recibo, genera una escritura
con un acuse arbitrario y posteriormente genera
la misma orden con un cero como acuse. De esta
forma las funciones multimedia permanecerán
activas.
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Conectando LEDs
El módulo PWM, al que está conectado este LED,
siempre es una salida. Con él puedes variar la
intensidad con la que enciende el LED. También
puedes utilizar cualquiera de los pines digitales
en modo de salida (los marcados en amarillo en el
diagrama) Es recomendable utilizar lógica
invertida al encender LEDs, es decir, encenderlos
con ceros. También puedes encenderlos con unos
invirtiendo la polaridad del LED y poniendo la
resistencia a tierra.
330 ohms
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Instalación

• Requisitos Deberás tener Delphi 5.
• Primero abre la carpeta ControladorHID.
• Haz doble click en HidController.dpk
• Delphi se abrirá y te mostrará la opción Install.
  Haz click ahí y sigue las instrucciones.
• Sigue el diagrama de conexión para que armes tu
  kit.
• Abre el programa de ejemplo usb.exe
• Conecta el kit y verifica que el estado haya
  cambiado a conectado. Si esto pasa, haz instalado
  correctamente tu kit.

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Programación

• SiTech te recomienda que utilices una copia del
  programa de ejemplo usb.dpr
• Utiliza las rutinas Leer y Escribir.
• Para utilizar los acuses de recibo, el esquema es
  el siguiente Al recibir datos, se ejecuta la
  rutina Leer. En ese momento compara el acuse de
  recibo recibido en los 4 bits mas significativos
  del Dato2 (el byte 6 en el arreglo del reporte).
  Si es igual al acuse que mandaste en la última
  escritura, tendrás seguridad de que el micro ya
  ejecutó tu ultima orden. Genera un nuevo acuse y
  espera a que regrese un reporte con el nuevo
  acuse como confirmación.
• Puedes prescindir de los acuses de recibo si tu
  aplicación no es del tipo petición respuesta.
• En el código fuente encontrarás otras rutinas que
  monitorean el estado del bus en espera de
  conexión del dispositivo o de desconexión del
  mismo. No necesitas modificarlas.
• Puedes darte cuenta de que una cantidad
  considerable de código solamente sirve para
  realizar la demostración de las capacidades del
  kit y puedes borrarlo tranquilamente o
  sustituirlo por otra cosa.

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Información de Contacto

• Eventualmente te surgirá el deseo de
  comercializar tu dispositivo. SiTech no te
  desampara. Podemos venderte micros programados
  por separado o kits completos según sean tus
  necesidades, desde uno solo hasta todos los que
  necesites.
• En SiTech nos interesa mucho tu opinión. Si
  tuviste problemas al usar el kit, por favor
  háznolo saber de inmediato para mejorar el kit y
  resolver todas tus dudas.
• Puedes contactarnos al correo electrónico
  sitechdemexico_at_gmail.com. Por favor no olvides
  poner en el asunto del mensaje la frase Kit USB.
  Nosotros responderemos a la brevedad posible.
• Gracias por utilizar los productos de SiTech!