基于NI-VISA與LabVIEW的 USB接口應用設計

3.1 系統的工作原理
根據USB協議,任何傳輸都是由主機(host)開始的,單片機的前臺工作就是等待。主機Pc首先要發送令牌包給USB,D12接收到令牌包就給單片機發中斷,單片機進入中斷服務程序。首先讀D12的中斷寄存器,判斷LJSB令牌包的類型,然后執行相應的操作,因此,USB單片機程序主要就是中斷服務程序的編寫。在USB單片機程序中要完成對各種令牌包的響應,主要是對端口的編程。

3.2軟件部分的設計

系統的固件程序從功能上分為兩部分,整個編程在Keil C環境下完成。

(1)溫度傳感器DSl8B20的讀取程序時

Dsl8B20單線通信功能是分時實現的。它有很嚴格的時序要求,對它的操作必須按協議進行,即初始化→發ROM操作命令→發存儲器操作命令→數據處理。

(2)MCU和USB接口的通信程序

本程序使用D12的端點1和端點2進行上位計算機與MCU P89C52之間的命令和數據的傳輸。端點1和端點2設置成模式0（非同步方式）。其中端點1以中斷傳輸和應答端點2以批量方式進行數據的傳輸。端點1接收上位機發送過來的讀指令,端點2返回讀成功數據。

系統的固件程序編寫以分層結構展開。它足一種積木式結構,如圖3所示。

①硬件提取層:單片機的I/O口、數據總線等硬件接口進行操作。

②PDIUSBDl2命令接口:對D12器件進行操作的模塊子程序集

③中斷服務程序：當D12向單片機發出中斷請求時，讀取D12中斷傳輸來的數據,并設定事件標志"EPPFIAGS"和Setup包數據緩沖區"CONROL_XFER"傳輸給主循環程序。

④標準設備請求處理程序:對USB的標準設備請求進行處理。

⑤廠商請求處理程序:對用戶添加的廠商請求進行處理。

⑥主程序:出USB數據傳輸請求,處理總線事件和調用用戶自定義功能子程序

以NI-VISA為驅動的主機LabVIEW應用程序的設計,NI-VISA采用3.2版本,LabVIEW采用7.1版本。

整個應用程序的主要框架使用了WHILE循環來進行不斷的查詢。在程序的編寫過程中，采用了類似Windows程序中的事件驅動機制，LabVIEW提供了這樣的結構--事件結構。各個消息的產生利用了各種界面控件并由Case選擇結構給出，程序結構圖如圖4所示。

為了便于說明USB操作次序,把圖4中事件結構展發USB驅動應用程序的捷徑。
在圖5中,USB RAW設備通信采用端點l以中斷傳輸方式接收上位機操作命令,協議可以自己約定。端點2以批量傳輸方式給上位機發回溫度數據。其中端點數"130"是對應十六進制數"0082"的十進制數,此數表示端點2批量輸入;而端點數"1"則是對應十六進制數"0001"的十進制數,此數表示端點1中斷輸出。

因為NI-VISA3.2版本不支持USB屬性"中斷輸出"(interrupt out),因此為了實現USB端點1的中斷輸出問題,這里把USB屬性"批量輸出"(bulk out pipe)和"VI Write"節點組合在一起,來實現端點1中斷輸出。從NI-VISA3.3起，可以直接利用"中斷輸出"(interrupt out)屬性來實現。

結 語

經實踐證明,采用基于NI-VISA驅動的USB接口應用系統的設計非常容易,開發難度低,對開發者的要求不高;開發出的系統穩定可靠,即使對Windows編程不熟悉的人也可以開發USB出應用系統。它提供了另一種開發USB驅動應用程序的捷徑。

參考文獻:

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