基于USB从机技术的绝缘电阻表自动检定系统通信接口设计

3 系统通信接口软件设计

绝缘电阻表自动检定系统的软件主要包括从机应用程序、CH375内部固件程序、Windows平台下的USB驱动程序、应用程序和微打印应用程序五部分，如图3所示。

在从机应用程序中，采用总线(字节)编程方式和中断方式读写数据，由CH375A初始化程序模块(包括VID和PID设定、CH375A工作模式设定、中断系统初始化)、内部固件程序模块和数据检测程序模块、信息交互程序(读写程序)模块、主机模式下报表输出程序模块等组成；在主机应用程序中，利用 API函数对CH375A数据缓冲区中数据进行读写操作，以C++ Builder 2010为软件平台进行主机界面开发，access 2003为软件平台进行信息管理系统开发，Word 2003为软件平台进行报表编辑和输出开发，XML为C++ Builder 2010与Word 2003之间数据交换桥梁。下面详细介绍通信接口关键部分的程序设计、源代码及程序说明。

3.1 系统通信接口从机关键部分程序设计

从机应用程序主要包括CH375A读写子程序、CH375A初始化子程序、信息交互子程序(中断子程序)、检测子程序和微打印机控制程序等部分。其中，读写子程序是依据CH375A读写时序，采用字节寻址方法进行，利用宏定义方法对数据端口和命令端口进行定义，以降低程序对硬件的依赖，增强程序的可读性和移植性。

CH375A读写子程序如下：
//写命令子函数
void CH375_Write_Cmd(uchar cmd)
{ CH375_CMD_PORT=cmd；
}
//写数据子函数
void CH375_Write_Dat(uchardat)
{ CH375_DAT_PORT=dat；
}
//读数据子函数
uchar CH375_Read_Dat()
{ return CH375_DAT_PORT；
}
在初始化程序模块中，首先将芯片的VID和PID写入CH375A(可采用默认值)；再将工作模式2(模式2为设备模式，若要实现接口功能切换，此模式为默认模式，接口连接识别成功后，在设定时间内若无数据输入，则自动切换至主机模式)写入CH375A中；20 ms后开放中断，完成初始化。

在信息交互程序模块中，当CH375A收到数据或发送完数据后，INT#引脚产生低电平，申请单片机中断，随即进入从机中断函数，进行信息传输和处理。信息交互程序流程如图4所示。

进入中断后，首先读取(GET_STATUS)中断状态，同时清除当前中断请求。然后对读入状态进行分析判断，若状态为EP2_OUT，表示CH375A成功接收到下传数据，再锁定数据缓冲区，防止数据缓冲区数据遭到破坏；若状态为EP2_IN，表示数据上传已成功，此时CH375A的数据缓冲区仍处于锁定状态，需软件解锁。CH375A成功接收到数据后，从机通过API函数RD_USB_DATA读取数据，读入后缓冲区自动解锁。然后判断是否有数据上传，有则通过API函数WR_USB_DATA7进行上传，完成后退出；否则自动退出。当CH375A将数据成功上传后，主机判断是否还有数据要上传，有则利用WR_USB_DATA7进行数据上传，完成后利用API函数USB_UNLOCK对CH375的数据缓冲区进行解锁，然后退出；否则利用USB_UNLOCK对数据缓冲区进行解锁，然后退出。

若CH375A工作在主机模式下，此时可启用报表输出程序。由STC89C52RD+来检测微型打印机状态和选通微型打印机，条件满足后，从机将检测信息及检定辅助信息经CH375A并行接口输出到微型打印机，完成报表的自动生成。使系统摆脱对主机的依赖，实现系统对报表快速输出的功能。报表输出模块程序流程如图5所示。


3.2 系统通信接口主机关键部分程序设计

绝缘电阻表自动检定系统主机应用程序主要包括Windows平台下的USB驱动程序、主机应用程序及报表输出程序。

本文采用组件库丰富且支持强大网络和数据库功能的C++ Builder 2010作为前台软件开发平台。首先，利用C++ Builder新建一个DLL类的(动态链接库)工程；再以DllEntryPoint为入口函数、dllimport为出口函数创建CH373A的动态链接库；然后将创建的CH375DLL.H、CH375DLL.LIB、CH375DLL.DEF文件导入工程中，即可完成动态库的链接。通过调用CH375OpenDevice(0)来开启CH375A从机设备[7]，将CH375DLL.H文件中定义的变量INVALID_HANDLE_VALUE与返回值比较，若相等，则表示CH375A设备打开成功，否则表示设备打开失败，主机界面中可显示相应提示信息；依据协议，做好等待从机信息准备；完成后退出。主机与CH375A进行信息交互的流程，如图6所示。

　若将C++ Builder 2010的Timer控件触发时间设为100 μs，1 s内可完成10 000次批量数据传输。完全可以满足用户对绝缘电阻表自动检测系统的快速检定要求。目前，该系统已投入使用，其绝缘电阻表自动检定系统与上位机间进行USB通信的测试界面如图7所示。

本设计基于USB从机技术的通信接口，可自动识别主机和微型打印机，实现设备的快速连接。在绝缘电阻表自动检定系统中应用，使得原有检测装置与主机融为一体，可完成数据的自动检测、快速上传及自动生成编辑功能强大的Word报表，系统数据库方便了用户对检定数据的管理，提高了工作效率，实现了自动化、智能化检定。本文采用C语言模块化编程方式，可快速移植和二次开发，有利于USB从机技术在智能检测设备和高速数据采集系统中的广泛应用。