USB接口的RS485信號模擬器設計

(2)FT245R FIFO寫操作
寫操作時序如圖3所示。當TXE為低，表示當前FIFO發送緩沖區空，可以向發送緩沖區寫入數據。在WR為高電平時，MCU將8位數據D[0：7]送到并行I／O口上，在WR信號電平由高變低時數據被寫入發送緩沖區中。當TXE為高時，表示當前FIFO發送緩沖區已滿或者正在寫入上一個字節，此時禁止向發送緩沖區中寫入任何數據。MCU向FT245R寫入數據時應確保TXE為低。

2．2 單片機子系統
單片機子系統包括單片機和上電復位芯片。本設計中采用的單片機是AT89S52。 AT89S52作為系統的中央處理器擔負著系統和PC主機的通信、系統內各部件正常工作等重要任務。AT89S52這款單片機內部有看門狗電路，可防止程序陷入“陷阱”或跑飛。為了使單片機上電復位可靠，這里采用專門的復位芯片MAX708。
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。
編者注：信號模擬器的電路原理圖見本刊網站www．mesnet．com．cn。

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。