基于USB接口的電化學沉積儀器數據采集系統的研究
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①設備枚舉，這個固件主要完成對USB標準請求的響應。系統通過發送USB標準請求來獲得USB設備的配置和設備信息，并按照這些信息對USB進行資源分配。
②數據采集。
③響應設備請求，即響應設備的讀寫請求，USB主機通過IN端口向USB采集系統發送控制數據采集的指令，通過OUT端口接收USB設備發送的數據。
對于USB采集系統，通過IN端口接收USB主機發給控制器的命令，這些命令信息包含采樣信號類型、采樣啟動／停止標志位等。其中采樣信號類型用第一個字節表示，采樣啟動／停止標志用第二個字節表示。IN端口也是USB的任務處理端口，接收命令碼通過對IN端口的事件處理程序實現。當IN端口接收到數據后，控制器讀出接到的數據并對數據進行解碼和處理。
USB主機通過OUT端口接收AT90USB1287發送給USB主機的數據，這些數據采用中斷的方法通過A／D轉換而得到結果。
2．2 USB驅動程序
USB驅動程序的作用是連接主機和USB設備。常用的Windows系統USB驅動程序設計軟件有DDK，DriverStudioS和WINDRIVER等。本文采用了開發相對靈活的DriverStudioS，該軟件配合DDKXP可以生成驅動程序框架。通過添加和修改生成的驅動程序框架即可完成該系統驅動程序開發。由固件程序可知，電化學沉積儀器需要三個USB端口，即：控制端口0、IN端口1以及OUT端口2。利用Driver-StudioS的開發包DriverWorks生成的驅動程序并加以修改實現了對兩個端口的讀寫操作。在這里定義IN端口和OUT端口的類型均為BULK類型。通過修改、安裝INF文件，最終完成驅動程序的開發。
2．3 終端應用程序
終端應用程序流程圖見圖5。該應用程序采用VC 6.0編譯器進行編程，當下位機上電并與計算機連接之后，應用程序首先要判斷電化學沉積實驗儀器是否和主機連接正常。如果出現異常就要求系統重新連接，直到檢測到設備能正常通信為止。該應用程序的界面操作不受后臺數據處理的影響，具體過程為；首先查找USB設備(電化學沉積儀器的設備句柄)，獲得設備句柄，封裝對USB設備操作的動態鏈接庫，最后對采集的數據進行處理和顯示。應用程序和下位機之間的通信通過命令解析協議進行。應用程序可以設定試驗類型，并對試驗進行控制。這些操作實際上是向緩沖區讀寫數據的過程。根據通信協議，該過程中每一種命令都有其對應的轉義字符。本文引用地址：http://www.104case.com/article/188868.htm
系統需要采集實時數據并實時顯示，因此系統需使用WM TIMER消息來觸發設置定時器事件，以實現USB采集系統1 s采集100組電壓、電流信號的數據。在利用這些數據進行實時繪圖顯示時，由于系統不斷更新屏幕，會出現視圖閃爍的情況。為了解決屏幕閃爍問題，現在最常用的方法就是采用雙緩存的繪圖方法。具體做法如下：在OnDraw()函數中，在圖形繪制以前使用函數CreateCompatibleDC()和CreateCompatible-Bitmap()創建內存設備上下文以及系統將要繪制到的位圖對象，然后執行所有的繪圖操作，最后使用Bitmap()將整個內存位圖移到可視窗口上。這樣就完全消除了屏幕抖動的現象，可以看到曲線平穩的移動。
3 實驗結果
軟、硬件及系統綜合調試之后，進行試驗測試。配置不同濃度的溶液進行實驗，用ITO玻璃作為工作電極(陰極)，甘汞電極作為參比電極，鉑片作為對電極。先進行試驗參數設置(包括：實驗類型、工作電壓電流值、工作頻率及試驗時間等)。點擊完成設置，開始試驗，即得到試驗動態曲線。
圖6是恒電位條件下的I-t實時曲線的圖形界面。同樣可以得到恒流和脈沖電位實驗的V-t，I-t曲線圖形。由于試驗的需要，試驗人員往往需要保存每次的實驗結果和圖形，以便對數據進行分析整理。因此，該應用程序添加了圖形保存功能。只要在需要保存的圖形上點擊鼠標左鍵，即可把試驗圖形保存成BMP格式的圖片，并帶有試驗的詳細信息。
4 結 語
在實時的電化學沉積試驗監測中，該接口具有速度快、性能高、占CPU資源少的特點。USB 2．0協議的理論傳輸速度為480 Mb／s，實際傳輸速度往往要低于理論傳輸速度，但完全能滿足實驗室電化學試驗數據通信的需要。該接口使用方便、成本低，屬于小型高速數據采集系統，它為電化學沉積實驗系統在線的精確監測診斷提供了數據支持。
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