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基于A(yíng)Tmega128和CH374的USB接口的軟硬件設計
作者：
時(shí)間：2013-10-15
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2.2 應用程序設計
CH374在計算機端提供了應用層接口，應用程序的設計可根據用戶(hù)的需求進(jìn)行適當調整。應用層接口是由CH374動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應用的API,包括設備管理API、數據傳輸API和中斷處理API。
設備管理API主要包括：1）打開(kāi)、關(guān)閉設備；2）獲取USB設備，配置描述符；3）復位USB設備。
數據傳輸API主要包括：1）讀取數據塊；2）寫(xiě)出數據塊。
中斷處理API主要包括：1）讀取中斷數據；2）設定中斷服務(wù)程序。
使用這些API函數，可以很容易地開(kāi)發(fā)出與硬件電路相配套的應用軟件，CH374與計算機連接的上位機總體程序流程圖如圖3所示。
圖3 上位機總體程序流程圖
2.3 USB驅動(dòng)程序設計
USB驅動(dòng)程序可以采用WDM（Windows Driver Mode）模式設計。WDM驅動(dòng)程序采用靈活的分層驅動(dòng)方法，在用戶(hù)和物理設備之間存在著(zhù)幾個(gè)不同的驅動(dòng)程序層次，且各層上的WDM驅動(dòng)程序具有不同優(yōu)先級。利用WDM設計的驅動(dòng)程序可根據用戶(hù)的需要調整，靈活性好，但需要了解操作系統原理及相關(guān)硬件工作細節，而且工作量較大。所以，USB驅動(dòng)程序設計采用CH374芯片廠(chǎng)家提供的通用驅動(dòng)程序，直接下載后安裝即可，大大降低了開(kāi)發(fā)的難度。
3 應用結果
文中所設計的USB接口在1kW碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中得到了應用，實(shí)現對太陽(yáng)高度角和方位角的跟蹤，系統結構如圖4所示。該發(fā)電裝置對太陽(yáng)的跟蹤采用視日運動(dòng)軌跡法，所需要的太陽(yáng)赤緯度角δ、緯度角δ和時(shí)角δ由計算機通過(guò)USB接口芯片CH374寫(xiě)入ATmega128單片機，然后單片機通過(guò)一套計算公式計算出太陽(yáng)的位置，即實(shí)際時(shí)刻太陽(yáng)所在高度角和方位角，輸出一定的脈沖數，驅動(dòng)伺服電機轉動(dòng)，使發(fā)電裝置轉到要求的位置，實(shí)現對太陽(yáng)的跟蹤。同時(shí)，通過(guò)CH374把整個(gè)發(fā)電裝置的狀態(tài)數據發(fā)給計算機，在計算機顯示，以便實(shí)現人機對話(huà)，為今后在25 kW碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電系統的研制打下基礎。實(shí)踐證明，該USB接口工作穩定、可靠，成本較低，完全能夠滿(mǎn)足碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置的控制指標要求，取得了良好的應用效果。
圖4 1kW碟式斯特林太陽(yáng)跟蹤系統結構圖
4 結束語(yǔ)
以ATmega128和CH374為核心，通過(guò)SPI串口通訊方式設計了一款USB接口，系統硬件簡(jiǎn)單，不需要編寫(xiě)復雜的USB驅動(dòng)程序，利用其動(dòng)態(tài)鏈接庫即可實(shí)現USB與PC的通信，研發(fā)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。該設計在實(shí)際項目中投入了使用，效果良好，具有一定的設計參考價(jià)值。
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