基于USB接口的信號模擬器設計

　　2．3 RS485接口電路設計

　　信號經(jīng)過(guò)單片機的UART接口，再經(jīng)過(guò)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(mǎn)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?！　?p>　　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(yǔ)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(xiě)FT245R FIFO緩沖區程序

　　單片機通過(guò)P0口來(lái)讀寫(xiě)FT245R FIFO緩沖區中的數據。P0口作為數據總線(xiàn)，讀數據前，須向P0口全寫(xiě)1，這樣才能正確讀取數據。FT245R FIFO緩沖區讀寫(xiě)時(shí)序要求如前文所述。MCU讀寫(xiě)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(fā)送接收控制，單片機串口配置及串口接收發(fā)送任務(wù)。

　　整個(gè)程序的流程分為以下幾個(gè)步驟：

　?、賳纹瑱C和FT245R的初始化，啟動(dòng)看門(mén)狗程序。

　?、趯T245R接收緩沖區有無(wú)數據進(jìn)行判斷，若無(wú)數據，喂狗；若有數據，轉向步驟③。

　?、蹖畔㈩?lèi)型進(jìn)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(jìn)行配置；若為數據幀，轉向步驟④。

　?、艽跀祿l(fā)送接收采用查詢(xún)方式，MCU讀取FT245R接收緩沖區的1字節，然后通過(guò)串口進(jìn)行發(fā)送。

　?、菖袛啻诎l(fā)送和接收是否完畢，若完成，將接收到的數據寫(xiě)入到FT245R發(fā)送緩沖區中；若未完成，喂狗，斷續執行⑤。

　?、拗貜蛨绦孝凇?，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(shí)現對USB接口芯片FT245R的接口控制和讀寫(xiě)操作，提供友好的人機界面來(lái)設置串行通信參數、數據幀格式、幀發(fā)送方式等。計算機端有關(guān)USB通信的開(kāi)發(fā)不需要了解USB底層驅動(dòng)，FTDI公司已經(jīng)以動(dòng)態(tài)鏈接庫的形式封裝好了面向功能應用的API函數，開(kāi)發(fā)者可以在多種高級語(yǔ)言中調用，功能強大且靈活方便。

　　FTDI公司為FT245R芯片提供了2種驅動(dòng)程序：VCP驅動(dòng)和D2XX驅動(dòng)。使用VCP驅動(dòng)程序，數據傳輸速率可達300 kb／s；使用D2XX驅動(dòng)程序，數據傳輸速率可達1 Mb／s。下面分別介紹基于以上2種驅動(dòng)的應用軟件程序設計。

　　3．2．1 基于VCP驅動(dòng)的應用程序設計

　　在PC機上安裝一個(gè)由FTDI公司提供的虛擬串行口VCP(Virtual COM Port)驅動(dòng)程序，它是將USB接口芯片虛擬成操作系統的一個(gè)串口通信口，對這一虛擬的串行口的操作等同于對該USB接口設備的操作。應用程序通過(guò)調用 Win32 COMM控件的API函數來(lái)完成對芯片的讀／寫(xiě)操作。

　　VCP驅動(dòng)由2部分組成：FTDIBUS和FTSER2K。FTDIBUS完成2個(gè)功能：控制虛擬串口的生成，以及與USB接口芯片進(jìn)行通信。FTSER2K完成對串口的各種操作。

　　應用軟件程序設計可以采用成熟的串行通信控件MSComm來(lái)完成對虛擬串口的各種操作。MSComm控件很好地封裝了Windows API的串口通信函數，屏蔽了繁瑣的通信細節，只需使用控件提供的接口即可。