基于USB接口的信號模擬器設計

　　2．3 RS485接口電路設計

　　信號經過單片機的UART接口，再經過MAX485轉換即構成了RS485通信接口。

　　2．4 硬件電路圖

　　USB接口可以向外提供電源。USB接口規范規定：可提供電源電壓為4．75～5．25 V，低輸出功率USB端口最大的輸出電流為100mA。信號模擬器所需的供電電壓和電流滿足USB接口電源指標，因此采用USB接口為信號模擬器提供電源。　　

　　3 軟件設計

　　軟件的設計主要包括單片機程序的設計和PC機終端應用程序的設計。

　　3．1 單片機程序設計

　　單片機程序采用C語言編程，程序結構清晰，可讀性和可維護性高。

　　3．1．1 單片機讀寫FT245R FIFO緩沖區程序

　　單片機通過P0口來讀寫FT245R FIFO緩沖區中的數據。P0口作為數據總線，讀數據前，須向P0口全寫1，這樣才能正確讀取數據。FT245R FIFO緩沖區讀寫時序要求如前文所述。MCU讀寫FT245R緩沖區程序如下：

　　3．1．2 單片機流程控制

　　MCU負責USB接口芯片FT245R的數據發送接收控制，單片機串口配置及串口接收發送任務。

　　整個程序的流程分為以下幾個步驟：

　　①單片機和FT245R的初始化，啟動看門狗程序。

　　②對FT245R接收緩沖區有無數據進行判斷，若無數據，喂狗；若有數據，轉向步驟③。

　　③對幀信息類型進行判斷，若為命令配置幀，則讀取FT245R接收緩沖區數據，然后對串口進行配置；若為數據幀，轉向步驟④。

　　④串口數據發送接收采用查詢方式，MCU讀取FT245R接收緩沖區的1字節，然后通過串口進行發送。

　　⑤判斷串口發送和接收是否完畢，若完成，將接收到的數據寫入到FT245R發送緩沖區中；若未完成，喂狗，斷續執行⑤。

　　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。