單片機與USB接口實現電力補償裝置控制系統

Flash數據存儲程序

　　C8051F320芯片與Flash存儲器的通信采用SPI接口方式，數據傳輸率為12MHz(位/秒)。本設計中，C8051F320工作在SPI主機模式，SPI總線的數據傳輸都將由C8051F320發起。首先對SPI相關SFR SPI0CFG寄存器和SPI0CN寄存器進行配置，使其工作在3線主模式12MHz。通信時首先用GPIO引腳來選擇相應的Flash從器件，隨后通過讀取SPIDAT來進行讀寫操作。在使用Flash芯片進行讀寫操作時，首先要確定Flash存儲器的狀態。可通過寫入D7H命令，讀取狀態寄存器判斷設備是否Ready或處于Bus

　　y狀態。確定狀態后，可根據數據手冊中的命令格式進行相關的讀寫以及擦除操作。

　　USB通信程序

　　固件編程是USB設備開發過程里的主要工作。固件的主要任務是初始化單片機和外設，發送USB請求，響應主機的標準設備請求。根據設備的功能分類完成各種數據交換請求。初始化編程主要完成USB控制器的初始化、端點初始化，交叉開關和I/O口初始化、系統時鐘設置，控制器使能。初始化后，USB設備可隨時插入主機中，主機將遵循USB協議對設備進行識別和初始化。主機識別到設備之后對設備進行配置，調用相應的驅動程序，配上上位機軟件進行相關通信操作。

　　Silicon lab公司提供了USBXpress的開發套件。通過使用USBXpress庫，大大簡化了USB固件程序和PC端驅動程序的開發。 USBXpress通過一系列函數實現單片機端的應用程序接口(API)。這些函數封裝了USB協議的細節，使得程序開發人員不需要了解USB的過多細節即可使用USB進行數據通信(見圖3)。

　　圖3 單片機與PC機的USB通信

　　本系統中主要用到了初始化、讀、寫、中斷這四個函數：

　　初始化USB_Init(0,0xEA61,NULL,NULL,Serial,250,0x80,0x100)函數;塊寫函數Block_Write();塊讀函數Block_Read();USB中斷使能函數。

　　USB的所有處理程序都是通過USB的中斷服務程序完成的。進入USB中斷后，程序調用Get_Interrupt_Source()函數獲得USB中斷的進入原因。然后根據不同的入口情況，來進行相應的處理。比如收到數據之后，讀取相應的緩沖區內容到內存中;收到初始化命令時，復位單片機內的各個狀態參數。USB通信流程圖示于圖4。

　　圖4 USB通信流程圖

　　PC機端軟件程序

　　計算機端軟件程序包括兩部分：USB驅動程序和用戶應用程序。

　　USB驅動程序

　　USB驅動程序是一個軟件組件，封裝了應用程序存取硬件設備的功能函數。有些設備具有相同的屬性，把它們歸為一組標準類別，可以定義設備類規范作為該類設備的主機驅動框架。設備類驅動程序使用相似的函數，處理不同設備間的通信，這樣使設備類驅動程序的開發可以脫離設備制造商。

　　USB驅動程序模型一般分為五層(見圖5)。

　　圖5 USB驅動程序模型

　　用戶端若要從設備讀取數據，將調用一個應用程序接口API，如OpenFile，SiUSBXp.dll實現這個API。總線驅動程序控制對總線上所有設備的訪問。

　　本系統中，開發USB設備驅動程序的工具使用了USBXpress Development Kit。主要函數如下：

　　S

　　I_Open()函數;SI_Close()函數;SI_Read函數;SI_Write()函數;SI_GetNumDevices()函數;SI_CheckRXQueue()函數。