FTDI MPSSE 串行引擎编程教程：基础知识和 GUI 示例-编程知识

前言：

FTDI MPSSE 串行引擎编程教程：基础知识和 GUI 示例 - Atadiat

许多MCU没有物理层来支持USB的直接连接，而大多数MCU都具有串行接口，这就是为什么需要通过USB进行有线通信的设备常用方法是使用桥接芯片。USB 串行桥最常见的品牌是 FTDI。

芯片进行一种类型转换

知名产品和开发板使用FTDI的FT232R作为USB到UART转换器。然而，FT232R在其他可用的串行接口中只转换UART，而不需要进行配置或编程，它提供了一个虚拟COM（VCOM）来与你的USB端口进行通信。这意味着如果要将SPI转换为USB .i.e：FT220X，或I2C转换为USB .i.e：FT201X，则需要使用不同的芯片。等。

一个芯片可以做多种类型的转换！

FTDI在下一代芯片中引入了通用串行转换引擎。因此，客户可以使用同一芯片将USB转换为UART或SPI或其他串行协议。

“Multi-Protocol Synchronous Serial Engine”或MPSSE是FTDI新一代芯片内部的模块名称，旨在提供USB到各种串行协议转换的灵活性。该引擎驱动芯片引脚以执行所需的串行协议。

MPSSE 在 FT232H 框图中突出显示 – 数据表

这种灵活性使MPSSE可用于不同的应用，包括不同类型的USB到串行转换，其中一个著名的例子是使用OpenOCD，即带有MPSSE芯片的JTAG/SWD调试器。要了解有关 OpenOCD 的更多信息，请参阅此入门指南。

在本文中，我们将了解MPSSE的基础知识，如何配置，并编写一个小程序来驱动包含MPSSE引擎的FT2232H芯片。

本教程中将使用的分线板来自全球速卖通的中国提供商。但是，FTDI有一个官方模块，也可以使用，称为FT2232H迷你模块。

“设备管理器”眼中的MPSSE

MPSSE 模块可以在新一代 FTDI 芯片中找到，即：FT232H、FT2232H、FT4232H 和 FT2232D。为了配置MPSSE，使用了一个名为D2XX的软件USB接口，该接口是专门用于FTDI设备的专有接口，并且可以使用“FTD2XX.DLL”库使用其功能。但是，通常的虚拟 COM 端口（VCP）接口也可用。因此，当您将芯片连接到PC时，您会看到2个不同的接口，并且实际上属于同一硬件。

Windows 组合驱动程序模型（CDM）驱动程序体系结构 – D2XX 程序员指南

您可以通过在连接FT2232H后在 Windows 中打开“设备管理器”来查看这一点。由于上述原因，您将在两个地方看到FTDI芯片：在“端口（COM和LPT）”和“通用串行总线控制器”下。

从每个人的驱动程序详细信息中，我们可以看到差异：

Mr. MPSSE 引脚

根据您使用的芯片，您可能有一个通道（FT232H）、双通道（FT2232D和FT2232H）或四通道（FT4232H）。

每个通道都有固定的引脚来进行串行通信（如果需要，可以进行数据输出、数据输入、时钟和片选），如下表所示：

来源：应用笔记 AN 135，标题为“MPSSE_Basics”

下表说明了如何将协议信号分配给 MPSSE 中串行通信的 4 个主要固定引脚：

来源：应用笔记 AN 135，标题为“MPSSE_Basics”

与 MPSSE 对话：命令

从程序中驱动任何带有MPSSE引擎的FTDI芯片的第一步是了解MPSSE命令以及如何使用“FTD2XX.DLL“库。

稍后你会发现 MPSSE 完全由命令驱动，这就是它被称为命令处理器的原因。您需要从 MPSSE 执行的每个功能或操作都由命令驱动。这包括：将数据放在行上，将 gpio 拉高，读取 gpio 状态，......等。

与 MPSSE 对话：图书馆

要在程序和MPSEE之间进行所需的通信，这将通过“FTD2XX.DLL“库。但是，如果您不想直接理解和使用 MPSSE 命令，则可以在 FTDI 的其他库中使用更高级别的抽象。FTDI 提供 SPI、I2C 和 JTAG 库;分别为 FTCSPI.DLL、FTCI2C.DLL 和 FTJTAG.DLL。

您可以从 FTCSPI.DLL、FTCI2C.DLL 或 FTJTAG.DLL 开始，但我发现至少做一个简单的示例很重要，使用 FTD2XX.DLL 和裸机 MPSSE 命令来理解 MPSSE 的实际工作原理，这就是我们将在以下示例中执行的操作。FTDI芯片将使用MPSSE直接驱动GPIO。

示例：包含库

在此示例中，我将使用 QT C++ 框架，您可以使用您觉得舒服的任何其他环境，例如 Visual Studio，并且步骤应该类似。
首先，我们首先从下载页面下载DLL文件，然后将您的DLL文件包含在您的程序中。这是在 QT 中通过在 QT 项目的“.pro”文件中添加以下行来完成的：

INCLUDEPATH += “LIBs”

LIBS += -L$$_PRO_FILE_PWD_/LIBs -lftd2xx

库文件 FTD2XX.DLL 位于下载并解压缩的“CDM v2.12.28 WHQL 认证”文件夹中。将“amd64”或“i386”目录的内容复制到项目目录。为此，我制作了一个名为 LIBs 的文件夹。

稍后，在使用 D2XX API 的位置包含“ftd2xx.h”标头。

示例：开始使用 API

FTDI 在其 D2XX 程序员指南中提供了 D2XX API 的完整文档。

我们首先使用以下 API 通过 USB 扫描连接的设备：

FT_CreateDeviceInfoList（&numDevs);

FT_CreateDeviceInfoList（&numDevs);

其中 numDevs 将包含检测到的 FT 设备数

然后，要使用此功能获取这些设备的详细列表：

FT_GetDeviceInfoList（devInfo， &numDevs);

其中 devInfo 是指向 FT_DEVICE_LIST_INFO_NODE 元素数组的指针。FT_DEVICE_LIST_INFO_NODE包含以下成员：

稍后使用 FT_Open 打开与目标设备的连接，

FT_Open（device_num， &ftHandle);

其中 device_num 是要连接的设备的编号。设备编号类似于存储在设备列表“devInfo”中的顺序。

ftHandle 是指向 FT_HANDLE 类型的变量的指针，该变量将存储句柄。此句柄必须用于访问程序中的设备。

建立连接后，MPSSE 已准备好执行 get 命令，每个命令都由一个操作代码组成，后跟任何必要的参数或数据。

示例：发送 MPSSE 命令

在发送任何命令之前，需要 2 个步骤：

1- 为 MPSSE <-> USB 连接设置一些配置，例如：IN 和 OUT 传输大小、设备的读写超时和延迟。

ftStatus |= FT_SetUSBParameters（ftHandle， 65535， 65535）; 设置USB请求传输大小

ftStatus |= FT_SetChars（ftHandle， false， 0， false， 0）; 禁用事件和错误字符

ftStatus |= FT_SetTimeouts（ftHandle， 3000， 3000）; 设置FT2232H的读写超时时间（以 3 秒为单位）

ftStatus |= FT_SetLatencyTimer（ftHandle， 1）; //设置延迟计时器

2- 确保您的应用程序和 MPSSE 正确同步。为此，MPSSE 有一个名为“bad command”的特殊命令，当检测到它时，MPSSE 返回 0xFA 的值，后跟导致错误命令的字节。

关于该过程的文档是这样描述的：“使用错误命令检测是确定 MPSSE 是否与应用程序同步的推荐方法。通过故意发送错误命令并查找0xFA，应用程序可以确定是否可以与 MPSSE 进行通信”。

要通过 USB 在应用程序和 MPSSE 之间发送命令，您需要使用“FT_Write”api 发送数据。

然后，当使用 FT_GetQueueStatus 检查状态时，使用 FT_Read 读取输入，返回要读取的非零字节数。

发送“错误命令”0xAA或0xAB的代码如下所示：

dwNumBytesToSend = 0;
输出缓冲区[dwNumBytesToSend++] = '\xAA'; 添加 BAD 命令 & xAA*
ftStatus = FT_Write（ftHandle， OutputBuffer， dwNumBytesToSend， &dwNumBytesSent）; 发送 BAD 命令
dwNumBytesToSend = 0; 清除输出缓冲区做 {
ftStatus = FT_GetQueueStatus（ftHandle， &dwNumInputBuffer）; 获取设备输入缓冲区中的字节数
} while （（dwNumInputBuffer == 0） && （ftStatus == FT_OK））; //或超时bool bCommandEchod = 假;
ftStatus = FT_Read（ftHandle， InputBuffer， dwNumInputBuffer， &dwNumBytesRead）; 从输入缓冲区读出数据
for （dwCount = 0; dwCount < （dwNumBytesRead - 1）; dwCount++ ） //检查是否收到错误命令和回显命令
{
if （（InputBuffer[dwCount] == BYTE（'\xFA'）） && （InputBuffer[dwCount + 1] == BYTE（'\xAA')))
{
bCommandEchod = 真;
破;
}
}