兩自由度振動(dòng)偏移量實(shí)時(shí)采集設備的設計與實(shí)現

　　圖3 流程圖

　　圖4 SPI接口讀操作時(shí)序圖

　　圖5 SPI接口寫(xiě)操作時(shí)序圖

3.4 ADNS-3080的固件下載

　　DSP固件開(kāi)發(fā)有兩種方式，一是自行開(kāi)發(fā)程序，二是使用廠(chǎng)商已提供的固件程序。Agilent公司提供了ADNS-3080的固件adns3080_srom_51.inc（共1986個(gè)字節），從官方網(wǎng)站即可下載。本次設計該固件是通過(guò)主機的應用程序下載到設備端點(diǎn)，由單片機控制寫(xiě)入ADNS-3080SRAM中［7］。寫(xiě)入時(shí)先要對ADNS-3080進(jìn)行下載前的初始化工作。下載完成以后通過(guò)讀ADNS-3080的SROM_ID寄存器來(lái)檢驗下載是否成功。

　　3.5 設備驅動(dòng)及其Inf文件設計

　　在設備開(kāi)發(fā)時(shí)可以使用控制面板下載單片機固件，但最終產(chǎn)品需要自動(dòng)完成固件下載和設備的重枚舉。自動(dòng)的固件下載和設備的重枚舉兩個(gè)功能的完成依賴(lài)于兩個(gè)驅動(dòng)，一個(gè)用于枚舉設備后下載固件至單片機，叫下載驅動(dòng)（EZ-LoaderDriver）；一個(gè)用于設備重枚舉后與主機通信，叫功能驅動(dòng)。

　　EZ-LoaderDriver源碼由EZ-USB軟件開(kāi)發(fā)包提供，結合微軟提供的DDK在VisualC++6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境下把固件和驅動(dòng)重新編譯即可。具體步驟：①使用EZ-USB軟件開(kāi)發(fā)包提供的Hex2C工具把單片機固件程序Hex文件轉化為C文件；②用固件程序C代碼中的firmware［］數據取替EZ-LoaderDriver中firmware.c文件中的數組，重新編譯即可生成所需的EZ-LoaderDriver。

　　功能驅動(dòng)的設計可以使用Cypress公司提供的GPD（通用設備驅動(dòng)程序），也可以自行開(kāi)發(fā)。目前自行開(kāi)發(fā)的方式有三種，使用微軟提供的DDK、使用Windriver、使用DriveWorks，其中DriveWorks開(kāi)發(fā)帶有現成的驅動(dòng)生成向導，開(kāi)發(fā)較為容易，但沒(méi)有前兩種方式設計的驅動(dòng)靈活。GPD目前有EZ-USB.sys和CyUSB.sys兩個(gè)，它們提供了USB標準設備請求和數據傳輸連接，后者自帶應用程序API函數，開(kāi)發(fā)應用程序較為容易，因此本設備選擇了CyUSB.sys。

　　設備驅動(dòng)的Inf文件是在設備第一次連接主機時(shí)為主機安裝設備驅動(dòng)提供相應的信息。Inf文件的內容主要包括驅動(dòng)提供商名稱(chēng)、廠(chǎng)商標識符（VID）、設備標識符（PID）、驅動(dòng)安裝目錄、添加的注冊表信息等，設計時(shí)找一樣本修改上述內容即可。

　　4 結束語(yǔ)

　　4.1 硬件電路設計注意事項

　　在硬件電路設計時(shí)為了便于測試，采用了模塊化的思想，分為供電模塊、CY7C68013模塊、ADNS-3080模塊三塊，且每一塊都引出了相應測試管腳。

　　板級設計中有兩個(gè)高頻電路塊要注意的地方，說(shuō)明如下：（1）保持D+和D-等間距布線(xiàn)，布線(xiàn)長(cháng)度要小于75mm，且兩線(xiàn)長(cháng)度相差要在1.25mm以?xún)?，最好用地線(xiàn)包裹，避免通過(guò)過(guò)孔；（2）USB連接線(xiàn)使用屏蔽線(xiàn)，長(cháng)度要小于5m;（3）晶振到CY7C68013的走線(xiàn)要盡可能短且遠離D+和D-，使用陶瓷電容作為晶振電路電容。

　　4.2 性能探討與展望

　　該設備具備軟配置特性，即在E2PROM中燒寫(xiě)不同的VID、PID，可加載不同的一套固件、驅動(dòng)和應用程序，而且可以無(wú)限次的加載，設備功能的修改、升級特別容易；再加之該設備可以對在速度≤1m/s，加速度≤160m/s2范圍內振動(dòng)的物體實(shí)現所有運動(dòng)學(xué)參數2mm精度的實(shí)時(shí)采集分析。其開(kāi)發(fā)難度小、使用范圍廣、升級便捷、設備接口人性化、數據采集實(shí)時(shí)精確等優(yōu)點(diǎn)使得該設備具有了非常大的應用前景。