usb接口技術(shù)研究應(yīng)用與設(shè)計　

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1、USB接口技術(shù)研宄應(yīng)用與設(shè)計［摘要］USB很好地解決了計算機插槽限制沖突，實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。USB接口如今己經(jīng)成為計算機外設(shè)必不可少的設(shè)備。本文詳細介紹了USB接口設(shè)備及其工作原理，并對其在生產(chǎn)實踐中的具體應(yīng)用方法進行了研究。［關(guān)鍵詞］USB;接口；應(yīng)用與設(shè)計從U盤、鼠標、讀卡器、外接光驅(qū)等常用USB設(shè)備，到采用USB接口的電吹風(fēng)、咖啡爐、剃須刀、圣誕樹等千奇百怪的電腦附件，通過一臺電腦的USB周邊設(shè)備使人們享受到了更多的方便和樂趣。USB之所以能夠如此普及并受到大眾歡迎，在于它方便的熱插拔，帶寬大，速度快，可連接設(shè)備多，簡單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

2、功能等諸多優(yōu)點。、USB接口技術(shù)傳輸類型及優(yōu)點USB是通用串行總線(UniversalSeriaIBus)的簡稱在計算機使用中，常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行據(jù)采集。這其中有很多地方需要對各種數(shù)據(jù)進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。常用的采集方式是通過數(shù)據(jù)采集板卡，如A/D卡以及422、485總線板卡等。采用板卡不僅安裝麻煩、易受機箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設(shè)備。而USB接口技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了以上這些沖突，很容易就能實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。USB系統(tǒng)主要由主控制器（HostCont

3、roller）、USBIIub和USB外設(shè)（PeripheraIsNode）組成系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。的傳輸類型。USB總線包括4種傳輸類型（傳輸管道）：（1）控制傳輸類型：用于傳輸控制信息。（2）塊數(shù)據(jù)傳輸類型：用于傳輸相對比較大的和突發(fā)性強的數(shù)據(jù)，一般用于打印機、掃描儀等。（3）中斷數(shù)據(jù)傳輸類型：通常用于傳輸設(shè)備反饋回計算機的字符和坐標信息，如鼠標，鍵盤、游戲桿等。（4）同步數(shù)據(jù)傳輸類型：占用預(yù)先分配的帶寬，實時傳輸，例如海量儲存類、打印機類和HID（人機接口）類等。的主要優(yōu)點。速度快；將設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps，比標準快40倍左右，速度的

4、提高對于用戶的最大好處就是用戶可以使用到更高效的外部設(shè)備，而且具有多種速度的周邊設(shè)備都可以被連接到的線路上，而且無需擔(dān)心數(shù)據(jù)傳輸時發(fā)生瓶頸效應(yīng)。設(shè)備安裝和配置容易；安裝USB設(shè)備不必再打開機箱，加減已安裝過的設(shè)備完全不用關(guān)閉計算機。所有USB設(shè)備支持熱拔插，系統(tǒng)對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關(guān)設(shè)置。易于擴展；通過使用Hub擴展可撥接多達127個外設(shè)。標準USB電纜長度為3m（5m低速）。通過Hub或中繼器可以使外設(shè)距離達到30m。能夠采用總線供電；USB總線提供最大達5V電壓、500mA電流。使用靈活。USB共有4種傳輸模式：控制傳輸(co

5、ntro1)、同步傳輸(Synchronization)、中斷傳輸(interr叩t)、批量傳輸(bulk)，以適應(yīng)不同設(shè)備的需要。二、USB的應(yīng)用與設(shè)計USB的應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)采集工作，隨著USB應(yīng)用的日益廣泛，Intel、SGS-Tomson、Cypress、Philips等芯片廠商都推出了具備USB通信接口的單片機。這些單片機處理能力強，有的本身就具備多路A/D，構(gòu)成系統(tǒng)的電路簡單，調(diào)試方便，電磁兼容性好，因此采用具備USB接口的單片機是構(gòu)成USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較好的方案。USB接口開發(fā)中有相當(dāng)大的工作量是關(guān)于USB軟件的開發(fā)，USB軟件包括三方面的工作

6、：固件(firmware)設(shè)計，驅(qū)動程序設(shè)計和主機端應(yīng)用程序的設(shè)計。1、固件設(shè)計。固件是運行在USB芯片上的程序，可采用匯編語言或C語言設(shè)計，其主要功能是控制USB芯片接收并處理USB驅(qū)動程序的請求、控制USB芯片接收應(yīng)用程序的控制指令、通過USB芯片存放數(shù)據(jù)并實時上傳至PC等。2、驅(qū)動程序設(shè)計。在Windows平臺下，USB驅(qū)動程序由3部分組成：USB設(shè)備驅(qū)動程序，USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序，他們必須遵循win32驅(qū)動程序模型(WDM)。其中，windows操作系統(tǒng)已經(jīng)提供了處于驅(qū)動程序棧底的USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序。而

7、USB設(shè)備驅(qū)動程序由設(shè)備開發(fā)者編寫，通過向USB總線驅(qū)動程序發(fā)送包含URB(USBRequestBlock)的IRP(I/0RequestPacket),來實現(xiàn)USB外設(shè)之間的信息交換。當(dāng)主機應(yīng)用程序要對USB設(shè)備進行I/O操作時，調(diào)用WindowsAPI函數(shù)對Win32子系統(tǒng)進行Win32調(diào)用，由I/O管理器將此請求構(gòu)造成一個合適的IRP，并把它傳遞給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接受到這個IRP后，根據(jù)IRP中的包含的具體操作代碼，構(gòu)造響應(yīng)的URB并把他放到一個新IRP中，然后把此IRP傳遞到USB總線驅(qū)動程序，USB總線驅(qū)動程序根據(jù)IRP中所

8、包含的URB執(zhí)行響應(yīng)的操作，并把操作結(jié)果通過IRP返還給USB設(shè)備