前言

　　現(xiàn)代以計(jì)算機(jī)為核心的總線技術(shù)發(fā)展迅速，各種基于ｕｓｂ、ｐｃｉ以及ｉｓａ等總線的系統(tǒng)已非常普遍，但對于用戶的特殊要求卻不能很好的滿足，往往需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。單獨(dú)設(shè)計(jì)開發(fā)無論從成本還是從時(shí)間上都是很大的浪費(fèi)。以ｐｄｉｕｓｂｄ１２（以下簡單ｄ１２）和單片機(jī)構(gòu)成的ｕｓｂ總線接口卡，可以根據(jù)用戶不同的需要，在不必掌握復(fù)雜的ｕｓｂ協(xié)議的情況下，使自己設(shè)備很容易的應(yīng)用ｕｓｂ跟計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，而且能很方便的改造舊系統(tǒng)，充分享用ｕｓｂ帶來的諸多方便，如對一般系統(tǒng)不用外接電源。此接口卡具有通用性好、速度快、成本低廉等特點(diǎn)。

　�。苯M成結(jié)構(gòu)

　　本套系統(tǒng)的核心就是ｕｓｂ接口芯片ｄ１２，它可以與微處理器實(shí)現(xiàn)無縫接口，微處理器采用的是ｗｉｎｂｏｎｄ的高性能單片機(jī)７７ｅ５８，控制中樞是ｃｐｌｄ（ｅｐｍ７０６４ｓ），實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ數(shù)據(jù)傳輸?shù)模洌恚峁δ�，系統(tǒng)還預(yù)置了用戶ｒａｍ區(qū)，便于用戶根據(jù)特殊需要靈活的編程控制。

　　接口卡留給用戶使用的接口包括以下幾種：ａ、ｆｉｆｏ入口方向的九位數(shù)據(jù)線；ｂ、７７ｅ５８的串行口；ｃ、用７７ｅ５８的ｐ１口模擬的ｉ２ｃ總線；ｄ、用戶控制指令數(shù)據(jù)接口；ｅ、對用戶板操作的八位ｉ／ｏ口。

　　圖１　�。酰螅饨涌诳ㄏ到y(tǒng)框圖

　　注：雙箭頭代表數(shù)據(jù)線，單箭頭代表控制線

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　　１）用戶接口部分

　�。帷ⅲ玻常步涌诰褪鞘褂脝纹瑱C(jī)的ｔｘｄ和ｒｘｄ兩根線構(gòu)成，在用戶使用此接口之前，可以通過計(jì)算機(jī)上的軟件來設(shè)置接口的工作方式及相應(yīng)的波特率。

　�。�、ｉ２ｃ總線是由兩根線組成：ｓｃｌ和ｓｄａ，其中ｓｃｌ是作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘線，ｓｄａ是作為傳輸數(shù)據(jù)的串行線，在本例中，是通過７７ｅ５８的兩個(gè)ｐ１口來模擬ｉ２ｃ總線時(shí)序的，用ｐ１．０和ｐ１．１兩根線分別模擬ｓｄａ和ｓｃｌ。此卡只能作為ｉ２ｃ總線的主機(jī)端來使用。

　�。恪⒕盼徊⑿袛�(shù)據(jù)線接口。在本例中，把ｆｉｆｏ的一端的數(shù)據(jù)線開放，留給用戶，可以通過此數(shù)據(jù)線把數(shù)據(jù)傳到ｆｉｆｏ，實(shí)現(xiàn)用戶板與ｕｓｂ接口卡的通訊，此種接口適用于要求速度比較快的場合。其中，最高位還可作為用戶通訊的校驗(yàn)位來使用，提高通訊的質(zhì)量。

　�。�、控制指令數(shù)據(jù)接口，即把單片機(jī)的數(shù)據(jù)線對用戶開放，可以直接讀到控制數(shù)據(jù)，一般用于傳輸從ｐｃ機(jī)下達(dá)的指令，便于控制用戶板的工作，如ａｄ采集的場合等。

　�。�、對用戶板上的ｉ／ｏ口，是從ｃｐｌｄ中接出的，可以根據(jù)用戶要求，從ｐｃ機(jī)上傳達(dá)ｉｏ控制，通過單片機(jī)把各ｉｏ狀態(tài)直接反映到ｃｐｌｄ的ｉ／ｏ口上。

　　以上接口所涉及到的并行總線均使用７４ｌｓ２４５實(shí)現(xiàn)總線隔離，在使用之前，需要用戶從計(jì)算機(jī)上發(fā)送選擇指令，確定使用哪種通訊方式，再由單片機(jī)來控制各個(gè)總線的開關(guān)，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠順暢工作，避免引起總線的競爭。

　　２）ｕｓｂ傳輸部分

　　在ｕｓｂ傳輸部分采用接口芯片ｄ１２，是一款性價(jià)比很高的ｕｓｂ器件，它通常用作微處理器系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)與微處理器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。符合通用串行總線ｕｓｂ１．１版規(guī)范，片內(nèi)集成了ｓｉｅ、３２０字節(jié)多結(jié)構(gòu)ｆｉｆｏ存儲器收發(fā)器，可與任何外部微處理器實(shí)現(xiàn)并行接口，數(shù)據(jù)吞吐量可達(dá)２ｍｂ／ｓ，擁有完全自治的直接內(nèi)存存取ｄｍａ操作，主端點(diǎn)的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量，能輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。在批量模式和同步模式下均可實(shí)現(xiàn)１ｍｂ／ｓ的數(shù)據(jù)傳輸速率，具有良好ｅｍｉ特性，還可為用戶提供５００ｍａ的總線供電能力。

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　�。悖穑欤涑绦蚴遣捎茫觯瑁洌煺Z言編寫的，主要是配合用戶要求，完成數(shù)據(jù)從ｆｉｆｏ傳輸?shù)剑洌保驳模洌恚峁δ�，能夠�(qū)崿F(xiàn)用戶的快速性要求。另外，就是產(chǎn)生對ｆｉｆｏ的讀寫信號以及產(chǎn)生接口卡對用戶板的一些地址片選信號和８ｂｉｔ的ｉ／ｏ控制信號。

　�。洌保部梢酝ㄟ^中斷與單片機(jī)進(jìn)行指令通訊，通過ｃｐｌｄ實(shí)現(xiàn)ｄｍａ方式的數(shù)據(jù)傳輸，把數(shù)據(jù)從ｆｉｆｏ傳輸ｄ１２中。只要把用戶的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剑洌保驳模妫椋妫锢锩妫瑧?yīng)用程序就可以通過驅(qū)動程序把數(shù)據(jù)讀到計(jì)算機(jī)的緩存，其具體的傳輸過程是不需要用戶參與的。

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　　在本例中，軟件包括以下幾個(gè)部分：單片機(jī)中固件（ｆｉｒｍｗａｒｅ）程序、計(jì)算機(jī)上的驅(qū)動程序和用戶態(tài)的ｄｌｌ以及調(diào)用ｄｌｌ的范例程序。

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　　固件程序是被固化到單片機(jī)中，能夠配置ｄ１２與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)ｕｓｂ通信的程序。固件程序完成的主要工作可以簡化為：當(dāng)ｄ１２從ｕｓｂ總線上檢測到主機(jī)啟動的某一請求時(shí)，便通過中斷方式將此請求傳遞給單片機(jī)，固件程序進(jìn)行解析執(zhí)行相應(yīng)的操作，以完成與主機(jī)的對話。另外還執(zhí)行用戶通過計(jì)算機(jī)對接口卡的工作方式進(jìn)行設(shè)置的操作。

　　２）設(shè)備驅(qū)