基于USB總線的實時數據采集系統設計

2 系統軟件設計

系統軟件包括USB設備驅動程序、設備固件、應用程序。

2.1 USB設備驅動程序開發

即插即用管理模塊實現USB設備的熱插拔及動態配置。當硬件檢測到USB設備接入時，Winodws98查找響應的驅動程序，并調用它的DriverEntry例程，PnP管理器調用驅動程序的AddDevice例程，告訴它添加了一個設備；然后，驅動程序為USB設備建立一個FDO（功能設備對象），在此處理過程中，驅動程序收到一個IRP_MN_START_DEVICE的IRP，包括設備分配的資源信息。至此，設備被正確配置，驅動程序開始與硬件進行對話。當然，在設備運行過程中，如果設備的狀態發生變化（拔除、暫停等），PnP管理器也同樣發出相應的IRP，由驅動程序進行相應的處理。

電源管理模塊負責設備的掛起與喚醒。

I/O功能實現模塊完成I/O請求的大部工作。當應用程序提出I/O請求時，它調用Win32 API函數DeviceIoControl來向設備發出命令。然后，由I/O管理器構成一個IRP并設置其MajorFunction域為IRP_MJ_DEVICE_CONTROL。USB設備驅動程序收到該IRP后，取出其中的控制碼，并利用一個開關語句來找到對應的例程入口。

2.2 設備固件（firmware）設計

設備固件是設備運行的核心，采用匯編語言設計。其主要功能是控制芯片USB9602接受并處理USB驅動程序的請求（如請求設備描述符、請求或設置設備狀態、請求設備設置、請求或設置設備接口等供10種USB1.1標準請求）；控制芯片USB962接受應用程序的控制指令；控制A/D模塊的數據采集；通過USB9602存儲數據并實時上傳PC。其程序主框圖如圖5所示。

在圖5中，ALT事件表示硬件檢測到USBN96902處于下列狀態：Reset、Resume、Suspend，由ALTEV寄存器匯報并產生中斷。