基于VC的USB2.0數據采集系統設計

引言

　USB(通用串行總線(xiàn))集中了PCI和RS-232串行總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，具有方便的即插即用和熱插拔特性以及較高的傳輸速率，因此，將USB技術(shù)應用于數據采集是非常合適的，可以達到數據采集系統的高速度處理。目前，USB已經(jīng)推出了其協(xié)議的2.0版本，速率高達480 Mbit/s。

　　本文研發(fā)了一套基于USB接口的數據采集系統，整個(gè)系統的設計涉及到硬件、設備固件(Firmware)、USB設備驅動(dòng)程序及客戶(hù)應用軟件。下面分別加以說(shuō)明。

　　1 USB接口芯片

　　本文介紹的USB數據采集系統采用了Cypress公司EZ-USB FX2系列的CY7C68013-128AC芯片，它同時(shí)集成了8051微控制器和USB2.0收發(fā)器，在提高集成度的同時(shí)也加快了數據傳輸的速度。在系統中，CY7C68013-128AC既是數據采集控制器又是USB控制器，EZ-USB FX2系列有3種型號：CY7C68013-56PVC、CY7C68013-100AC、CY7C68013-128AC。該系列的芯片都是針對USB2.0的，并且與USB1.1兼容。其中，CY7C68013-128AC是128腳，TPQF封裝，功能非常完善，與另外兩種相比，主要是增加了16位地址總線(xiàn)和8位數據總線(xiàn)以及更多的IO口，因此，CY7C68013-128AC的可擴展性最好。圖1是該芯片的內部結構圖。

　　2 USB的固件和驅動(dòng)程序設計

　　2.1固件

　　固件是儲存在程序內存中的代碼，它使得USB接口芯片與主機和外設中其他電路能夠通信。Cypress公司給出了一個(gè)固件庫和固件框架(Frame Works)，均是用Keil C51開(kāi)發(fā)的。固件庫提供了一些常量、數據結構、宏、函數來(lái)簡(jiǎn)化用戶(hù)對芯片的使用;固件框架實(shí)現了初始化芯片、處理USB標準設備請求以及掛起狀態(tài)下的電源管理等功能。該框架不添加任何代碼，編碼后產(chǎn)生的.HEX文件載入芯片就能與主機進(jìn)行基本的USB通信，只是不能完成特定的任務(wù)。對于用戶(hù)而言，主要的工作就是選擇適當的傳輸方式，添加需要使用的端點(diǎn)(Endpoint)，考慮到本系統要求實(shí)現一定數量數據的快速采集，并要迅速地將采集到的數據傳輸和進(jìn)行分析處理，并且對數據的完整性要求較高，我們采用了塊傳輸方式(Bulk Transfers)，在TD-Init()函數中添加初始化代碼，亦即選擇塊傳輸方式和選擇端點(diǎn)2、6分別為輸出、輸入端口，在TD-Poll()函數中添加功能代碼，以實(shí)現發(fā)送和接收數據功能，關(guān)鍵代碼分別如下：

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