基于C8051F320的數據采集系統USB接口方案

C8051F320固件分為兩個(gè)部分：前臺主程序和后臺中斷服務(wù)程序（ISR）。在USB固件程序中，最重要的工作就是USB描述符的定義和USB傳輸中斷的處理。USB描述符是USB協(xié)議定義的一套描述設備功能和屬性的固定結構的描述語(yǔ)言。USB2.0中的描述符包括設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符等8種標準描述符和其它一些非標準描述符。USB主機通過(guò)USB描述符完成設備類(lèi)型的識別和配置，客戶(hù)端驅動(dòng)程序通過(guò)這些信息來(lái)正確訪(fǎng)問(wèn)設備并與其通信。本文在對C8051F320的配置中除了端點(diǎn)0外還用到了端點(diǎn)1和端點(diǎn)2，它們的描述符如表1所示。

USB傳輸中斷的處理也是一個(gè)重要的部分。傳輸中斷的處理由ISR和前臺主程序共同完成。這兩部分的數據交換通過(guò)事件標志和數據緩沖區來(lái)實(shí)現[6]。當C8051F320的USB引擎從主機收到一個(gè)數據包時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)中斷請求，C8051F320立即響應中斷，通過(guò)讀取USB功能控制器的三個(gè)中斷寄存器CMINT、IN1INT和OUT1INT來(lái)判斷中斷來(lái)源（USB復位中斷、端點(diǎn)0中斷、端點(diǎn)1輸入中斷、端點(diǎn)2輸出中斷），然后根據不同的中斷來(lái)源跳入相應的處理模塊以進(jìn)行不同的中斷處理，并在處理完畢后返回。其中，端點(diǎn)0是每個(gè)USB
設備都必須支持的默認控制傳輸端點(diǎn)，主要用于主機對USB設備的配置、狀態(tài)信息的獲取和設備錯誤的糾正等，它的中斷處理模塊由控制輸出和控制輸入兩部分組成。每次傳輸首先由設置事務(wù)開(kāi)始，然后根據設置事務(wù)數據不同的中斷來(lái)源跳入相應的處理模塊以進(jìn)行不同的中斷處理，并在處理完畢后返回。同時(shí)在ISR中，固件將數據包從C8051F320的USB引擎內部緩沖區移到一個(gè)自定義的數據緩沖區，并在隨后請求清零其內部緩沖區，以使其能夠繼續接收新的數據包。然后返回到主循環(huán)，檢查自定義緩沖區內是否有新的數據并開(kāi)始其它的任務(wù)。由于這種結構，主循環(huán)只用檢查自定義緩沖區內需要處理的新數據，專(zhuān)注于新數據的處理，而ISR也能夠以最大速度進(jìn)行數據的傳輸。這樣，程序對USB的操作更加簡(jiǎn)單，也便于程序的維護。主程序和端點(diǎn)0的控制傳輸程序流程分別如圖3、圖4所示。端點(diǎn)1和端點(diǎn)2的程序流程與之類(lèi)似。

4數據的接收和顯示

在主機中安裝基于C8051F320USB設備的驅動(dòng)程序（可以在新華龍網(wǎng)站上下載）之后，該設備就會(huì )被默認成該主機的一個(gè)串口，因此在主機的處理中可以將它當作一個(gè)虛擬的串口進(jìn)行處理，讀取其數據就如讀串口數據一樣方便，很快就能夠建立快速通信平臺。主機軟件采用VC＋＋開(kāi)發(fā)的，串行通信部分采用API函數直接進(jìn)行編寫(xiě)。它為應用程序提供了通過(guò)串行接口收發(fā)數據的方法。主機軟件使用API文件函數進(jìn)行串口通信的控制。具體函數以及使用，可以查閱MSDN。將基于C8051F320的USB接口電路應用到倉庫視頻監控系統中，其系統結構框圖如圖5所示。

5結束語(yǔ)

本文利用C8051F320速度快、處理能力強、結構簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，設計了一種基于C8051F320的數據采集系統USB接口方案，給出了USB接口電路具體的設計方法，并對主機的數據和顯示進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。將設計的USB接口應用到倉庫視頻監控系統中，能夠實(shí)現快速、方便的數據傳輸，數據通信能達到上兆的傳輸速率，滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)、快速傳遞數據的要求。