嵌入式检测系统的应用程序设计

　　1、 引言

　　嵌入式系统（Embedded Systems）被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，它是面向用户、产品和用户的，它具有功耗低、体积小、可靠性高、处理速度快等优点。该嵌入式检测系统采用嵌入式微控制器（microcontroller unit）为核心，以单片机89C52和Philip公司的单纯的USB接口芯片PDIUSBD12为主要器件，所以该检测系统是一个USB接口设备，而USB接口设备在生活中已经随处可见了，它由三部分组成：具有USB接口的PC系统，能够支持USB的系统软件和使用USB接口的设备。它的提出是基于采用通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目地。它的最显著优点是支持热插拔，当用户插入USB外设后，计算机能够自动识别接入的外设，而不需要重新启动系统。

　　用户对USB设备的控制是通过应用程序来实现的。但应用程序不能直接访问USB设备，它必须先与驱动程序通信，通过驱动程序来访问USB设备。所以，应用程序的工作是把用户的对设备的请求翻译成相应的控制代码，并将其传递给驱动程序，同时还负责接收从驱动程序返回的数据。为对应用程序的工作原理有一个较深入的了解，下面先总体介绍一下应用程序与USB设备的通信流程。

　　2、 USB总线特性

　　USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是"通用串行总线"。它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的新型接口技术。

　　那么为什么选用USB呢？因为它具有很多很好的特性。包括：

　　2.1使用方便

　　使用USB接口可以连接多个不同的设备，支持热插拔。在软件方面，为USB设计的驱动程序和应用软件可以自动启动，无需用户干预。 USB设备也不涉及IRQ冲突等问题，它单独使用自己的保留中断，不会同其它设备争用PC机有限的资源，为用户省去了硬件配置的烦恼。USB设备能真正做到"即插即用"。

　　2.2速度加快

　　快速性能是USB技术的突出特点之一。USB接口的最高传输率比串口快了整整100倍，也比并口快了十多倍。今后USB的速度还将会不断提高。

　　2.3连接灵活

　　USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。而每个外设间距离（电缆长度）可达5米。USB还能智能识别USB链上外围设备的接入或拆卸。 在USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，不必打开机箱；

　　2.4独立供电

　　普通使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为USB接口提供了内置电源。USB电源能向低压设备提供5V的电源，因此新的设备就不需要专门的交流电源了，从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。

　　3、通信流程

　　在应用程序与设备开始通信之前，设备必须先连接在总线上。然后Windows检测该设备，通过设备列举，取得设备的各种描述符。Windows将从该设备所读取的描述符，与它的.inf文件做比较来识别该设备，找出应该使用哪个设备驱动程序来与设备通信，然后载入选定的驱动程序。

　　接下来应用程序取得一个设备的句柄，此句柄让应用程序识别该设备以及与它通信。设备的句柄是一个惟一的标识符，由Windows指定给每个设备的实例变量。应用程序通过调用带有一个能识别该设备的符号链接的CreateFile API函数，来取得该设备的句柄。该符号链接包含一个全域惟一标识符（globally unique identifier，GUID）。GUID是一个128位的号码，Windows用来惟一识别一个对象。

　　当设备已经连接好准备传输数据后，主机就可以开始要求传输。当用户要读取一个数据捕获单位的数据时，他可以按下应用程序的按钮来读取一个读数，或是选择让应用程序每分钟要求一个读数。

　　在用户请求一个传输之后，应用程序开始与设备通信。它通过API函数来与USB设备沟通。API包含有3个与设备交换数据的函数：ReadFile，WriteFile和DeviceControl。 ReadFIle与WriteFile是一般用途的函数，用来读取与写入数据到驱动程序内。读取与写入的数据，是储存在函数所指定的缓冲区内。DeviceIoControl是另一个传输缓冲区数据的函数，它包含一个码用来识别一个特定的要求。与ReadFile和WriteFile不同的是，DeviceIoControl函数可以双向传输数据。

　　当一个应用程序启动一个API调用来读／写一个USB设备时，Windows把此调用传递给合适的设备驱动程序。设备驱动程序把请求转换为USB总线类驱动能理解的格式。

当应用程序与设备的通信结束时，对于此设备驱动程序的句柄就必须通过CloseHandle API释放出来。当其中的一