敏立匯2073(上半月刊)理工科研UsB接口好究與應(yīng)用口劉剛(南京工業(yè)大學(xué)江蘇·南京210009摘要詳細介紹了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協(xié)議應(yīng)用與設(shè)計驅(qū)動程序中圖分類號:TP36文獻標識碼:A文章編號:1672-7894(200703-18901優(yōu)盤、鼠標、讀卡器、外接光驅(qū)等常用USB設(shè)備,到采用UsB能夠釆用總線供電;USB總線提供最大達5V電壓、500mA電接口的電吹風(fēng)、咖啡爐、剃須刀奇百怪的電腦附件,通流t一臺電腦的USB周邊設(shè)備使了更多的方便和樂趣使用靈活。USB共有4種傳輸模式:控制傳輸(nto)同步傳USB之所以能夠如此普及并受在于它方便的熱插拔輸 Synchronization)、中斷傳輸 interrupt)批量傳輸buk),以適應(yīng)不同帶寬大,速度快,可連接設(shè)備多互連功能等諸多優(yōu)點。設(shè)備的需要1.USB接口技術(shù)簡述2USB的應(yīng)用與設(shè)計USB是通用串行總線( Universal Serial Bus)的簡稱。在T業(yè)生產(chǎn)ISB的應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)采集工作,隨著USB應(yīng)用的日益廣和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中,常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行tel sgs- Tomson、 Cypress, Philips等芯片廠商都推出了具備UsB數(shù)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42.485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。SB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)掛接很多設(shè)備。面1B接口技術(shù)的出現(xiàn),很好地解決了以上這些沖USB軟件包括三方面的工作:固件(mwm)設(shè)計,驅(qū)動程序設(shè)計SB系統(tǒng)主要由主控制器( Host Controller), USB Hub和USB外和主機端應(yīng)用程序的設(shè)Peripherals Node組成系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。1,USB協(xié)議固件是運行在USB芯片上的程序,可采用匯編語言或C語言般每個USB設(shè)備由一個或多個配置( configuration)控制其設(shè)計其主要功能是控制USB芯片接收井處理USB驅(qū)動程序的請行為。使用多配置原因是對操作系統(tǒng)的支持;一個配置由接口求(如請求設(shè)備描述符、請求或設(shè)置設(shè)備狀態(tài)請求或設(shè)置設(shè)備接( Interface)組成;接口則是由管道(Ppe)組成管道與LSB設(shè)備的等UsB2標準請求)控制USB芯片接收應(yīng)用程序的控制指令端點(E)對應(yīng),一個端點可以配置為輸人輸出兩個管道。在通過USB芯片存放數(shù)據(jù)并實時上傳至PC等。固件編程中,USB設(shè)備配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。22驅(qū)動程序設(shè)計主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過數(shù)據(jù)管道完成的。在 Windows平臺下,USB驅(qū)動程序由3部分組成:USB設(shè)備驅(qū)12管動程序,USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序,他們必須遵在USB中,傳輸是在USB設(shè)備的某節(jié)點和主機軟件之間進循win32驅(qū)動程序模型(WDM。其中, windows操作系統(tǒng)已經(jīng)提供了行的,這個相關(guān)的結(jié)構(gòu)就稱為管道。管道有兩種:流管道和消息管處于驅(qū)動程序棧底的USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程道。其中消息管道的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是USB定義好的而流管道沒有固定序而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)動的結(jié)構(gòu)。另外,數(shù)據(jù)傳輸帶寬傳輸類型、節(jié)點的特性(如方向和緩程序發(fā)送包含URB( USB Request Block)的IRP/0中大小)都彩響著它的管道特性。大多數(shù)的管道在USB設(shè)備配置好叫),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)后就產(chǎn)生了。其中有一個最重要的消息管理是“缺省挖制管道備進行1/0操作時,調(diào)用 Windows AP函數(shù)對win32子系統(tǒng)進行這個管道在設(shè)備加電的時候就存在了,它提供設(shè)備的配置和狀態(tài)win32調(diào)用,由I/O管理器將此請求構(gòu)造成一個合適的IRP,并把停信息的控制它傳遞給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接受到這個IP13USB的傳輸類型后,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SB總線包括4種傳輸類型(傳輸管道):到一個新IRP中,然后把此IRP傳遞到USB總線驅(qū)動程序USB總控制傳輸類型:用于傳輸控制信息如在連接時配置設(shè)備,控線驅(qū)動程序根據(jù)IRP中所包含的UR執(zhí)行響應(yīng)的操作,并把操作中斷數(shù)據(jù)傳輸類型:數(shù)據(jù)量小延遲短,通常用于傳輸設(shè)備反饋到此IRP后,將操作結(jié)果通過HP返還1/O管理器。最后,1/0管游戲桿等理器將此IRP中的操作結(jié)果返還給應(yīng)用程序,至此應(yīng)用程序?qū)ν綌?shù)據(jù)傳輸類型:占用預(yù)先寬實時傳輸對于同步USB設(shè)備的次1/O操作完成輸管道,帶寬的要求與設(shè)備的時延的要求與每個節(jié)23應(yīng)用程序設(shè)計的緩沖大小有關(guān)。為保證數(shù)據(jù)應(yīng)用程序工作于用戶模式,用戶模式可以訪向文件處理數(shù)據(jù)誤碼是不被糾正的(如不進行重上USB的位錯誤率是人機交互,不過必須借助設(shè)備驟動程序來訪問硬件。在vC環(huán)境下十分小的,它完全可以被忽略掉14USB的主要優(yōu)點載、端口配置和文件傳輸?shù)裙δ芩俣瓤?USB20將設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps,比UsB11標準快40倍左右,速度的提高對于用戶的USB接口技術(shù)的應(yīng)用正處于高速發(fā)展階段。在USB數(shù)據(jù)采集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USB工業(yè)控制等領(lǐng)域已經(jīng)得到成功的應(yīng)用。隨著時代的進步和技周邊設(shè)備都可以被連接到USB20的線路上,而且無需擔(dān)心數(shù)據(jù)的發(fā)展USB必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用傳輸時發(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,加減已中國煤化工安裝過的設(shè)備完全不用關(guān)閉計箅機。所有USB設(shè)備支持熱拔插,系CNMHG北京:北京航空航天大學(xué)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)置出版社易于擴展;通過使用Huh擴展可撥接多達127個外設(shè)。標準2永和MCs51805單片機UsB擺口程序設(shè)計北京:北京航空航天USB電纜長度為3m(5m低速)。通過Hh或中繼器可以使外設(shè)距大學(xué)出版社出版,2004.8離達到30m