基于單片機的心電血壓監測儀USB接口設計方案
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設備的USB通信主要實現心電和血壓數據的Bulk傳輸功能。在USB總線收發數據的通信協議基礎上，監測儀還有特定的應用層通信協議。固件接收到用戶通信命令后，解析控制命令并執行相應的例程。如傳輸心電和血壓數據命令0x10，固件接收0x10命令碼后，從命令參數中獲取待傳輸數據長度、心電或血壓的選擇傳輸標志及其記錄號等信息，根據記錄號調用GetRecordData()，從Flash存儲區中查找數據并存入BulkState的發送緩沖區，如果傳輸心電數據則還需通過Gettime()獲得該段心電數據的采集時間。所有待發送數據準備就緒后開始傳輸，由于Bulk傳輸的最大緩沖區為64B，首先發送64B數據，然后在TX_EV例程中判斷上位機是否接收成功，若成功則傳輸下一批塊輸入事務，否則需要重發，循環重復上述過程直到數據發送完畢。
USB固件各模塊例程
初始化
USB接口的初始化例程，包括USBN9603芯片的初始化操作和用戶變量的初始化，之后開始設備枚舉操作。在初始化階段，固件需要嚴格按照順序對USBN9603的寄存器進行操作。
USB設備枚舉過程
將系統的USB連接線接入一個USB連接端口(集線器或主機根集線器)，設備處于開機狀態；在USB的D+和D-數據線和所接入的集線器端口或主機的根集線器之間有兩個15KΩ的上拉電阻。此時，上拉電阻會使數據信號線上的電平上升，通知集線器有新設備接入；然后，集線器使用中斷通道，報告給主機所發生的事件，確實有新設備接入時，主機向連接設備的集線器發送Set_Port_Feature要求，使集線器向端口發送USB硬件復位命令并持續10ms，然后識別設備的速度。此時，設備已經完成了初始化操作，在主機證明設備已經離開重置狀態時，開始在端點0的默認通道上進行USB控制傳輸，進入枚舉階段。
塊傳輸標準例程
固件的發送例程通過端點1實現到主機的塊傳輸功能，其流程如圖3所示。以上傳心電數據為例，固件通過端點0接收主機的上傳心電數據要求后，將待傳送的數據存入writePtr緩沖區，同時，把待傳輸的數據、大小等信息存入bulkState。
圖3 塊傳輸發送模塊例程
固件的接收例程通過端點2從主機接收數據，主機先發送一個OUT信令到端點2，SIE從收發器自動接收數據并存儲到FIFO2，FIFO2會自動更新接收控制寄存器RXC的狀態，數據接收的硬件操作完成后，USBN9603會把一個接收中斷傳送到S3C44B0X處理器，固件執行接收中斷服務例程。
USB通信協議的主機端實現
WDM驅動程序包括設備功能驅動程序和總線驅動程序。其中，總線驅動程序由Windows提供，本文主機端軟件包括以下3個層次：用戶模式下的應用程序、實現USB通信的Win32API動態連接庫以及核心模式下的WDM設備功能驅動程序。動態連接庫封裝了訪問核心模式驅動程序的函數，并為用戶應用程序提供了訪問接口，用戶應用程序只需調用即可實現特定數據的傳輸，而主機端軟件設計的核心就是如何開發WDM設備功能驅動程序。
在Windows2000平臺安裝Windows2000 DDK，使用Visual C++6.0作為開發工具，同時借助DriverWorks工具包和內核代碼調試工具模塊SoftICE，以及USB總線監測工具Bus Hound進行WDM驅動程序的開發。
根據DriverWizard向導提示，選擇設備類型為USB ；選擇I/O請求包IRP的處理方式為IRP排隊方式；創建設備接口為128位的全局唯一標識符(GUID)標識，使得在使用CreateFile()函數打開設備時，WDM能通過GUID識別和訪問設備的驅動程序；配置控制、BulkIN和BulkOUT這3個端點分別傳輸命令和數據。配置3個IOCTL控制命令：MYUSB_IOCTL_ COMMAND是主機發送通信命令的控制命令，其IoctlCode為0x812；MYUSB_IOCTL_ BULK_READ和MYUSB_IOCTL_BULK_ WRITE分別發送Bulk數據傳輸的讀寫命令，其IoctlCode分別為0x814和0x815。所有設置完成后，生成.inf安裝信息文件。在這些框架下，根據應用需求，即可編寫與設備固件通信的主機設備驅動程序。
當主機要求以Bulk方式讀寫并傳送心電或血壓數據時，會給出IOCTL_CODE為MYUSB_IOCTL_ BULK_READ的IOCTL IRP，處理例程為BulkReadWrite()。通過傳遞不同參數分別實現BULK方式的數據讀寫功能，首先需要從應用程序獲得IRP傳遞的通道號、輸入／輸出緩沖區及其大小等參數，調用FindPipe()得到IRP要求的通道實例，在該通道上構造URB、調用SubmitUrb()發送URB，實現與底層USB類驅動程序的通信，完成Bulk數據傳輸功能。
結語
本文充分利用USB傳輸速度快、準確性好、使用方便等特點，將USB接口應用于家用心電、血壓監測儀，完成ARM內核MCU與USB控制芯片接口的軟硬件設計，通過心電圖的傳輸實驗，表明該系統具有高可靠性和準確性。本文引用地址：http://www.104case.com/article/170715.htm
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