星載電子設備多余物數據采集系統的設計

3 系統軟件模塊設計
3．1 USB固件程序
固件程序采用Cypress公司提供的固件程序框架，主要負責完成芯片初始化，對芯片進(jìn)行配置、設備請求、數據傳輸等相應的工作，完成特定的目的。
本系統設計的固件程序將FX2配置為Slave FIFO模式，總線(xiàn)寬度為16位，在4個(gè)端點(diǎn)中，EP2和EP4未使用，EP6和EP8配置如表1所示。由于采用自動(dòng)輸入輸出模式，主機和單片機是通過(guò)旁路FX2的CPU而直接連接的，所有數據直接通過(guò)EP6或EP8管道提交，不需固件程序的干預。標志引腳(FLAGA、FLAGB)掌握FX2各端點(diǎn)FIFO的狀態(tài)，FLAGB定義為輸入端點(diǎn)的滿(mǎn)標志，當數據滿(mǎn)時(shí)該引腳為低電平；FLAGB定義為輸出端點(diǎn)EP8的空標志，當主機傳來(lái)的數據被讀空時(shí)該引腳為低電平。

固件框架函數流程圖如圖4所示。TD_Init()函數是在設備重枚舉和任務(wù)調度啟用之前被調用，初始化用戶(hù)的全局狀態(tài)變量，規定各種端點(diǎn)資源的使用；TD_Poll()函數在設備工作期間被重復調用，包含一個(gè)執行外設功能的狀態(tài)機：TD_Suspend()函數在框架進(jìn)入掛起狀態(tài)之前被調用，包含使設備進(jìn)入低功耗狀態(tài)的程序。

3．2 CPLD控制程序
邏輯控制器件EPM7064為模數轉換器件AD7892、CY7C4265以及EZ—USB FX2 CY7C68013提供普通的時(shí)序信號、握手信號(滿(mǎn)、半滿(mǎn)、空標志信號)、讀寫(xiě)信號和輸入輸出允許信號。A／D的采樣頻率、外部FIFO和USB內部FIFO的讀寫(xiě)時(shí)鐘均由EPM7064對外部時(shí)鐘的分頻和控制產(chǎn)生。
CHLD在完成這些端口FIFO的操作時(shí)，采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現了這些操作，并在A(yíng)LTERA公司提供的Quartus II 8．0開(kāi)發(fā)工具綜合編譯并映射到CPLD中。
由于系統對USB采取了Slave FIFO模式異步方式讀寫(xiě)數據，所以與訪(fǎng)問(wèn)外部FIFO的讀寫(xiě)時(shí)序類(lèi)似。向FIFO寫(xiě)數據的狀態(tài)設計進(jìn)程如下。如圖5所示。

a：查詢(xún)控制信號線(xiàn)是否有寫(xiě)事件(電平變化)發(fā)生，有就轉移到狀態(tài)b，否則保持在狀態(tài)a；
b：分配FIFOADR[1：0]=10，FIFO指針指向輸入端點(diǎn)，轉向狀態(tài)c；
c：檢查FIFO的滿(mǎn)標志是否為“假”(FIFO不滿(mǎn))則轉向狀態(tài)d．否則保留在狀態(tài)c；
d：把外部數據放在FD[15：0]上，同時(shí)激活SLWR，然后轉向狀態(tài)e；
e：假如有更多的數據要傳輸，則轉向狀態(tài)b，否則轉到狀態(tài)a。
Slave FIFO模式的讀數據狀態(tài)設計進(jìn)程類(lèi)似。
3．3 驅動(dòng)程序的設計和安裝
USB設備的驅動(dòng)程序是開(kāi)發(fā)USB外設的關(guān)鍵。設計的目標是在設備插上后，主機能通過(guò)USB總線(xiàn)自動(dòng)下載該固件程序到EZ—USB外設芯片中，并自動(dòng)完成該固件程序，建立起主機端與設備的通訊。USB的驅動(dòng)程序包括通用驅動(dòng)程序和固件下載驅動(dòng)程序。前一個(gè)驅動(dòng)程序采用EZ—USB軟件和硬件開(kāi)發(fā)包提供的ezusb．sys驅動(dòng)程序，可以直接使用，后一個(gè)驅動(dòng)程序需自在固件程序框架下自行編寫(xiě)并在DDK的環(huán)境下編譯生成。
所有的USB設備都至少具有一個(gè)VID和PID，VID和PID通過(guò)設備描述符表提交給Windows系統。同時(shí)，Windows系統使用INF文件將某一VID和PID綁定到某一設備驅動(dòng)程序。這樣，Windows系統在知道了設備的VID和PID后，就通過(guò)存儲在INF文件中的信息查找該設備的驅動(dòng)程。其中，INF文件是需編寫(xiě)的安裝信息文件，開(kāi)發(fā)人員只需修改INF文件中的VID、PID以及相應的設備描述符。
3．4 應用程序設計
應用程序完成的主要功能有：?jiǎn)?dòng)／關(guān)閉USB設備，檢測USB設備，設置A／D，數據采集、顯示和存儲等。
同步實(shí)時(shí)系統對多任務(wù)的要求比較普遍，在后臺采集數據、進(jìn)行數據顯示的同時(shí)，還要在前臺界面對用戶(hù)的操作做出響應，使用傳統的單線(xiàn)程編程技術(shù)效率較低，無(wú)法及時(shí)處理，必須充分利用Windows的多任務(wù)處理功能，采用多線(xiàn)程編程技術(shù)來(lái)處理數據。本系統采用Visual C++6.0作為程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且充分運用了多線(xiàn)程的編程思想。在程序中設置3個(gè)線(xiàn)程：主線(xiàn)程負責用戶(hù)界面，它的生存周期就是整個(gè)應用程序的生存周期，用戶(hù)的動(dòng)作(如鼠標事件、鍵盤(pán)事件等)都會(huì )觸發(fā)主線(xiàn)程的消息機制，從而完成對用戶(hù)的響應；而兩個(gè)分離的輔助線(xiàn)程分別負責數據的采集存儲、數據處理和顯示。