USB總線(xiàn)在便攜式數控測井系統中的應用

4 軟件設計

4.1 固件程序的設計

固件程序是指被固化到AT89S52中FLASH中的程序，它是設備運行的核心，其主要功能是控制USB接口芯片接收并處理USB驅動(dòng)程序的請求(如請求設備描述符、請求或設置設備狀態(tài)、請求設備設置、請求或設置設備接口等USB標準請求)；控制USB接口芯片接收應用程序的控制指令；將存儲在雙口RAM中的數據通過(guò)USB控制器實(shí)時(shí)上傳至PC。

USB控制器的工作原理是：當USB控制器從USB總線(xiàn)檢測到主機啟動(dòng)的某一傳輸請求時(shí)，USB控制器通過(guò)中斷方式將此請求通知USB接口系統，接口系統通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)USB控制器的狀態(tài)寄存器獲得與此傳輸有關(guān)的各種參數，并根據具體傳輸參數，對USB控制器的控制寄存器和數據寄存器進(jìn)行相應的操作，以完成主機的傳輸請求。

4.2 設備驅動(dòng)程序的設計

USB驅動(dòng)程序是支持即插即用功能的標準WDM驅動(dòng)程序，結構如圖3所示。Windows對構成一個(gè)USB總線(xiàn)主機的不同軟件部分進(jìn)行了十分清楚的劃分，其中USB總線(xiàn)客戶(hù)軟件包含了用來(lái)控制不同USB總線(xiàn)外設的設備驅動(dòng)程序，它通過(guò)Windows所定義的軟件接口與根集線(xiàn)器驅動(dòng)程序進(jìn)行通信，而USB根集線(xiàn)器驅動(dòng)程序則要通過(guò)包含在USBD中的USBDI(通用串行總線(xiàn)驅動(dòng)程序接口)實(shí)現與通用串行總線(xiàn)驅動(dòng)程序(USBD)的通信。然后，USBD會(huì )選擇兩種主控制器驅動(dòng)程序(HCD)之一同其下方的主控制器進(jìn)行通信。最后，主控制器驅動(dòng)程序會(huì )贏(yíng)接實(shí)現對USB物理總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)(通過(guò)PCI枚舉器軟件)。

圖3 USB驅動(dòng)程序體系結構

開(kāi)發(fā)設備驅動(dòng)程序需要專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)工具，目前常用的開(kāi)發(fā)工具有Windows DI)K和Driver—Studio。NuMega公司開(kāi)發(fā)的DriverStudio是一個(gè)強大的開(kāi)發(fā)工具包，它包括VtoolsD、Driver—Works、DriverNetworks和調試工具SoftlCE等等。用DriverWorks開(kāi)發(fā)基于WDM的USB設備驅動(dòng)程序時(shí)，將自動(dòng)生成WDM的工程文件，通常包括5個(gè)*．h和2個(gè)*．cpp文件，此外還自動(dòng)生成*．inf文件，開(kāi)發(fā)者只要根據自己的需要稍做修改即可。

·USBLOG．cpp：包括DriverEntry()、LoadRegisrtyParameters()、AddI)evice()例程，主要實(shí)現初始化設備的功能。

·USBLOGDevice．cpp：主要實(shí)現電源管理、系統控制、設備的移除、設備的開(kāi)始等功能。

·USBLOG．inf：設備的安裝文件，說(shuō)明設備的安裝信息。

4.3 應用程序的設計

應用軟件由兩部分組成：動(dòng)態(tài)鏈接庫和應用程序。動(dòng)態(tài)鏈接庫負責與內核態(tài)的USB功能驅

動(dòng)程序通信并接收應用程序的各種操作請求，而應用程序負責對地面系統采集、處理的各種數據進(jìn)行實(shí)時(shí)繪圖顯示、分析、打印和存盤(pán)等。軟件設計可以采用Visual C++等。

5 結束語(yǔ)

將USB技術(shù)應用到便攜式數控測井系統中，可以使上、下位機之間的數據傳輸速率和誤碼率得到明顯的改善，傳輸速率能達到8Mbps以上，誤碼率能降至10-7以下。應用USB技術(shù)，可以大大降低數據的丟失率，使采集的數據得到實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)，為便攜式數控測井系統接口的簡(jiǎn)便化、高速化和可靠性打下堅實(shí)的基礎。