基于USB總線(xiàn)的實(shí)時(shí)數據采集系統設計與實(shí)現

為使驅動(dòng)程序具有通用性，也為簡(jiǎn)化應用程序的開(kāi)發(fā)，編寫(xiě)了供應用程序調用的動(dòng)態(tài)鏈接庫。這樣應用程序只需調用此庫提供的接口函數即可完成對USB設備的操作。USB函數層(USBD及HCD)由Windows98提供，負責管理USB設備驅動(dòng)程序與USB控制器之間的通信、加載及卸載USB驅動(dòng)程序等。目前Windows98提供的多種USB設備驅動(dòng)程序并不針對實(shí)時(shí)數據采集設備，因此采用DDK開(kāi)發(fā)工具設計專(zhuān)用的設備驅動(dòng)程序。其由四個(gè)模塊組成：初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I／O功能實(shí)現模塊。

初始化模塊提供一個(gè)DriverEntry人口點(diǎn)執行一系列的初始化過(guò)程。

即插即用管理模塊實(shí)現USB設備的熱插拔及動(dòng)態(tài)配置。當Windows98檢測到USB設備接人時(shí)，查找相應的驅動(dòng)程序，并調用它的 DriverEntry例程，PnP管理器調用驅動(dòng)程序的AddDevice例程，告訴它添加了一個(gè)設備；然后驅動(dòng)程序為USB設備建立一個(gè)功能設備對象。在此過(guò)程中，驅動(dòng)程序收到一個(gè)IRlMN-STARIDEVICE的IRP，包括設備分配的資源信息。至此，設備被正確配置，驅動(dòng)程序開(kāi)始與硬件進(jìn)行對話(huà)。電源管理模塊負責設備的掛起與喚醒。 I／0功能實(shí)現模塊完成I／O請求的大部分工作。當動(dòng)態(tài)鏈接庫提出I／0請求時(shí)調用Win32API函數DeviceToControl向設備發(fā)出命令；然后由I／0管理器構造一個(gè)IRP并設置其MajorFunction域為IRP_MJ_DEVICE_CON-TROL。USB設備驅動(dòng)程序收到該 IRP后取出其中的控制碼，并利用一個(gè)開(kāi)關(guān)語(yǔ)句找到對應的例程入口。

2．3 應用程序設計與實(shí)現

應用程序采用Visual Basic6．0編寫(xiě)。由于其只需調用動(dòng)態(tài)鏈接庫，故開(kāi)發(fā)較簡(jiǎn)單。主要功能包括檢測USB設備、開(kāi)啟／關(guān)閉USB設備、設置A／D狀態(tài)和數據采集端口、顯示并分析實(shí)時(shí)采集的數據。主框圖如圖5所示。

由于D12的端點(diǎn)1的FIFO為16字節，端點(diǎn)2的FIFO為64字節，當緩沖區存滿(mǎn)后自動(dòng)將數據打包，由SIE自動(dòng)發(fā)送數據包。程序獲得數據包后需延遲至下組數據包準備完畢，從而保證程序與數據采集同步。另外程序還發(fā)出停止采集和關(guān)閉USB設備的命令。

3系統特點(diǎn)

基于USB總線(xiàn)的實(shí)時(shí)數據采集系統嚴格遵循USBl．1協(xié)議，有以下特點(diǎn)：

(1)易于擴展。最長(cháng)傳輸距離5m，采用USBHub可達30m；最多可同時(shí)接127個(gè)設備。

(2)電磁干擾影響極小。本系統放置在計算機外部，不受板卡間的電磁干擾影響；若在電磁干擾極強的環(huán)境下工作，需專(zhuān)門(mén)為其設計電磁屏蔽方案。 (3)安裝方便，支持即插即用?？朔艘酝鶖祿杉蹇ㄐ枰蜷_(kāi)機箱的麻煩。

(4)性?xún)r(jià)比高，遠優(yōu)于傳統的實(shí)時(shí)數據采集系統。

(5)實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)顯示。