基于VC的USB2.0數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

　USB(通用串行總線)集中了PCI和RS-232串行總線的優(yōu)點(diǎn)，具有方便的即插即用和熱插拔特性以及較高的傳輸速率，因此，將USB技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集是非常合適的，可以達(dá)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高速度處理。目前，USB已經(jīng)推出了其協(xié)議的2.0版本，速率高達(dá)480 Mbit/s。

　　本文研發(fā)了一套基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到硬件、設(shè)備固件(Firmware)、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及客戶應(yīng)用軟件。下面分別加以說明。

　　1 USB接口芯片

　　本文介紹的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了Cypress公司EZ-USB FX2系列的CY7C68013-128AC芯片，它同時(shí)集成了8051微控制器和USB2.0收發(fā)器，在提高集成度的同時(shí)也加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取Ｔ谙到y(tǒng)中，CY7C68013-128AC既是數(shù)據(jù)采集控制器又是USB控制器，EZ-USB FX2系列有3種型號(hào)：CY7C68013-56PVC、CY7C68013-100AC、CY7C68013-128AC。該系列的芯片都是針對(duì)USB2.0的，并且與USB1.1兼容。其中，CY7C68013-128AC是128腳，TPQF封裝，功能非常完善，與另外兩種相比，主要是增加了16位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線以及更多的IO口，因此，CY7C68013-128AC的可擴(kuò)展性最好。圖1是該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

　　2 USB的固件和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　2.1固件

　　固件是儲(chǔ)存在程序內(nèi)存中的代碼，它使得USB接口芯片與主機(jī)和外設(shè)中其他電路能夠通信。Cypress公司給出了一個(gè)固件庫和固件框架(Frame Works)，均是用Keil C51開發(fā)的。固件庫提供了一些常量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏、函數(shù)來簡(jiǎn)化用戶對(duì)芯片的使用;固件框架實(shí)現(xiàn)了初始化芯片、處理USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求以及掛起狀態(tài)下的電源管理等功能。該框架不添加任何代碼，編碼后產(chǎn)生的.HEX文件載入芯片就能與主機(jī)進(jìn)行基本的USB通信，只是不能完成特定的任務(wù)。對(duì)于用戶而言，主要的工作就是選擇適當(dāng)?shù)膫鬏敺绞剑砑有枰褂玫亩它c(diǎn)(Endpoint)，考慮到本系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量數(shù)據(jù)的快速采集，并要迅速地將采集到的數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)行分析處理，并且對(duì)數(shù)據(jù)的完整性要求較高，我們采用了塊傳輸方式(Bulk Transfers)，在TD-Init()函數(shù)中添加初始化代碼，亦即選擇塊傳輸方式和選擇端點(diǎn)2、6分別為輸出、輸入端口，在TD-Poll()函數(shù)中添加功能代碼，以實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)功能，關(guān)鍵代碼分別如下：

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