如何設計USB接口的RS485信號模擬器？

⑥重復執行②～⑤，直到讀出接收緩沖區里的所有數據。

3.2 PC機終端應用程序軟件設計

PC機終端應用軟件程序的主要目的是實現對USB接口芯片FT245R的接口控制和讀寫操作，提供友好的人機界面來設置串行通信參數、數據幀格式、幀發送方式等。計算機端有關USB通信的開發不需要了解USB底層驅動，FTDI公司已經以動態鏈接庫的形式封裝好了面向功能應用的API函數，開發者可以在多種高級語言中調用，功能強大且靈活方便。

FTDI公司為FT245R芯片提供了2種驅動程序：VCP驅動和D2XX驅動。使用VCP驅動程序，數據傳輸速率可達300 kb/s;使用D2XX驅動程序，數據傳輸速率可達1 Mb/s。下面分別介紹基于以上2種驅動的應用軟件程序設計。

3.2.1 基于VCP驅動的應用程序設計

在PC機上安裝一個由FTDI公司提供的虛擬串行口VCP(Virtual COM Port)驅動程序，它是將USB接口芯片虛擬成操作系統的一個串口通信口，對這一虛擬的串行口的操作等同于對該USB接口設備的操作。應用程序通過調用 Win32 COMM控件的API函數來完成對芯片的讀/寫操作。

VCP驅動由2部分組成：FTDIBUS和FTSER2K。FTDIBUS完成2個功能：控制虛擬串口的生成，以及與USB接口芯片進行通信。FTSER2K完成對串口的各種操作。

應用軟件程序設計可以采用成熟的串行通信控件MSComm來完成對虛擬串口的各種操作。MSComm控件很好地封裝了Windows API的串口通信函數，屏蔽了繁瑣的通信細節，只需使用控件提供的接口即可。

3.2.2 基于D2XX驅動的應用程序設計

為了獲得更快的數據傳輸速率，本文選擇D2XX驅動來進行應用軟件程序開發。D2XX驅動包括FTD2XX.DLL、FT2XX.SYS、USB Stack三部分。應用軟件程序通過動態鏈接庫文件FTD2XX.DLL可訪問驅動程序FTD2XX.SYS的編程接口，進而可以對FT245R芯片進行各種操作。

FTD2XX.DLL提供了豐富的接口函數來對FT245R進行各種操作，主要函數如下：

FT_Open 用于打開USB接口設備

FT_Read 從USB接口芯片中讀取數據

FT_Write 向USB接口芯片里寫入數據

FT_Close 關閉USB接口設備

FT_SetTimeouts 設置讀寫FT245R緩沖區的超時時間設計中使用MFC作為計算機終端應用軟件的開發平臺。程序設計要點如下：

①新建一個工程文件，加載FTD2XX.H文件到工程中，在每一個CPP文件中都要加入頭文件FTD2XX.H。在FTD2XX.H文件中可以查看動態鏈接庫(FTD2XX.DLL)提供的接口函數。在新建的類中，用到哪個接口函數，需在該類的頭文件中對接口函數進行聲明。FTDI公司提供D2XX驅動的安裝程序，進行安裝后即可在Win-dow32下生成FTD2XX.DLL文件。

②應用程序須首先加載動態鏈接庫文件Ftd2xx.dll，之后才能調用動態鏈接庫的接口函數，對USB接口芯片進行各種操作。加載庫命令即LoadLibrary(Ftd2xx.dll)。

③在打開USB接口設備之前，須先關閉USB接口設備。即先執行FT_Close函數，然后執行FT_Open函數。USB接口設備打開后，就可以對芯片緩沖區進行讀/寫操作。在完成終端應用軟件對FR245R芯片的各種操作后，用戶可根據不同需求，自行設計通信協議，包括串行通信參數、數據幀格式、數據幀發送方式等。終端應用軟件界面如圖4所示。

結 語

本文主要討論了基于USB接口的RS485信號模擬器的軟硬件設計。整個信號模擬器已經完成調試，經工程實際測試，終端應用程序運行可靠，信號模擬器數據發送正確無誤。這種基于USB接口芯片FT245R的軟硬件設計，可應用于其他基于USB接口的信號模擬器和數據采集領域，具有廣泛的工程應用前景。