嵌入式操作系統中USB雙向通信的實(shí)現
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(3)嵌入式操作系統端應用程序讀寫(xiě)USB過(guò)程
讀函數：void ReadUSB(unsigned char * ReadBuffer, DWORD size)函數：
功能：嵌入式系統應用程序通過(guò)USB接口讀取上位機(PC)的數據。
參數說(shuō)明：unsigned char*ReadBuffer存放數據的指針，DWORD size為要讀出的數據的尺寸（單位：B）。
實(shí)現過(guò)程：首先判斷循環(huán)隊列是否為空，不為空則判斷自身信號量是否可用，若可用，則從隊列中讀取一字節，每讀一字節后向USB任務(wù)中的BulkOutGet函數（直接讀取OUT的FIFO函數）發(fā)出一個(gè)信號量，通知BulkOutGet函數隊列此時(shí)可以向OUT循環(huán)隊列中寫(xiě)入數據，接著(zhù)重新判斷，依次逐字節從OUT循環(huán)隊列中讀取數據，直到讀完要求數據大小為止。當循環(huán)隊列為空時(shí)，首先發(fā)一個(gè)信號量，通知BulkOutGet函數應向本隊列中寫(xiě)入數據了，然后復位自身信號量，接著(zhù)調用等待信號量的函數，直到信號量到時(shí)才接著(zhù)讀取。若超時(shí)，則向嵌入式操作系統發(fā)出超時(shí)通知，同時(shí)通過(guò)向控制包中寫(xiě)入超時(shí)狀態(tài)（0x01）來(lái)向上位機(PC)發(fā)出超時(shí)信號。
寫(xiě)函數：void WriteUSB(unsigned char*Write Buffer,DWORD size)函數：
功能：嵌入式系統應用程序通過(guò)USB接口向上位機（PC）發(fā)送數據。
參數說(shuō)明：unsigned char * WriteBuffer 存放數據的指針，DWORD size為要寫(xiě)入的數據的尺寸（單位：B）。
實(shí)現過(guò)程：首先判斷循環(huán)隊列是否滿(mǎn)，不為滿(mǎn)則判斷自身信號量是否可用，若可用，則向隊列中寫(xiě)入一字節，每寫(xiě)入一字節后向USB任務(wù)中的BulkInDataSet（直接寫(xiě)IN的FIFO函數）函數發(fā)出一個(gè)信號量通知此函數此時(shí)可以從IN循環(huán)隊列中讀取數據；然后接著(zhù)重新判斷依次逐字節向IN循環(huán)隊列寫(xiě)入數據，直到寫(xiě)完要求數據大小的數據為止。當循環(huán)隊列滿(mǎn)時(shí)，先發(fā)一個(gè)信號量通知BulkInDataSet函數應從隊列中取走數據，再復位自身信號量，接著(zhù)調用等待信號量的函數，直到信號量到時(shí)才接著(zhù)寫(xiě)入,若超時(shí)，則向嵌入式操作系統發(fā)出超時(shí)通知，同時(shí)通過(guò)向控制包中寫(xiě)入超時(shí)狀態(tài)（0x02）來(lái)向上位機(PC)發(fā)出超時(shí)信號。
(4) USB塊傳輸函數
USB塊傳輸函數是直接和USB硬件打交道的函數，他們直接讀取IN和OUT傳輸通道的FIFO。voi d BulkInDataSet(void)：其功能是IN傳輸過(guò)程，即從IN循環(huán)隊列中讀取數據并向IN FIFO中寫(xiě)入數據，再對嵌入式操作系統信號量做相應處理。
void BulkOutDataGet(void)其功能是OUT傳輸過(guò)程，即從OUT FIFO中讀出數據并向OUT循環(huán)隊列中寫(xiě)入數據，再對嵌入式操作系統信號量做相應處理。
(5) 嵌入式操作系統USB 任務(wù)調用函數
void SystemInit(void)：MCU初始化（微處理器各控制寄存器和狀態(tài)初始化過(guò)程）
void USBInit(void)：USB初始化（包括對循環(huán)隊列分配內存等）
void USBThread(void)：USB運行體（USB工作過(guò)程對USB中斷進(jìn)行處理主要包括USB塊傳輸函 數、USB中斷狀態(tài)分析處理等）。
void FreeUSB(void)：關(guān)閉USB和釋放由malloc函數分配的循環(huán)隊列所占內存
3.2上位機（PC）部分
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。具體方法是通過(guò)DriverWorks軟件生成上位機(PC)機端USB驅動(dòng)程序模板［3］，根據下位機的情況處理相應的讀寫(xiě)部分，最后通過(guò)封裝基本API函數ReadFile,WriteFile來(lái)實(shí)現用戶(hù)態(tài)應用程序與PC機USB驅動(dòng)程序的隔離，使PC的應用層對USB的使用如同對串口的使用一樣方便，給用戶(hù)態(tài)應 用程序提供有了3個(gè)接口函數：
unsigned char Read(void *pReadBuffer,DWORD Size)：從下位機中讀取數據
參數說(shuō)明：void *pBuffer：存放讀取數據的緩沖，DWORD Size：需讀取數據的大?。ㄗ止潝担?
返回值：
0x10：驅動(dòng)出錯（指Windows USB 驅動(dòng)程序出錯）
0x20：內存空間不足
0x30：請求的數據大小為0 B
0x02：下位機發(fā)送軟超時(shí)
0x08：讀取成功
unsigned char Write(void *pWriteBuffer,DWORD Size)：發(fā)送數據到下位機
參數說(shuō)明：void *pBuffer; 存放寫(xiě)入數據的緩沖，DWORD Size; 需寫(xiě)入數據的大?。ㄗ止潝担?。
返回值：
0x10：USB驅動(dòng)出錯(Windows USB 驅動(dòng)程序出錯)
0x20：內存空間不足
0x30：請求的數據大小為0 B
0x01：下位機讀取數據軟超時(shí)
0x04：發(fā)送成功
void RequestUSB(void *pRequestBuffer,DWORD Size=5)：讀取下位機返回的操作狀態(tài)。
參數說(shuō)明：void *pRequestBuffer：5 B控制包緩沖
其中每次Read或Write函數的調用被分為若干次讀/寫(xiě)發(fā)送。具體處理是： 設待讀寫(xiě)的數據字節數為X B，當X=5B時(shí)，分割為X1=4 B和X2=1 B兩次發(fā)送(由于自定義包是5 B，為了與自定義控制包區分開(kāi))；當5 B
4 結語(yǔ)
基于S1C33L11芯片在嵌入式操作系統基礎上實(shí)現的USB雙向通信嚴格遵循ＵＳＢ1.1協(xié)議，充分利用了S1C33L11芯片的內置功能和嵌入式操作系統的作用，具有交互作用強、嵌入式操作系統中設備無(wú)關(guān)性好的特點(diǎn)。
參考文獻
［1］Universal Serial Bus Specification Revision 1.1［S］1998，23：15-206.
［2］［美］. Jan Axclson.USB開(kāi)發(fā)大全［M］.陳逸譯.北京：中國電力出版社，2001.
［3］武安河，邰銘，于洪濤.Win2000/XP WDM設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.(end)
數字通信相關(guān)文章:數字通信原理
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