USB转RS232通讯接口原理

图2为IC卡门禁考勤系统USB通信实现硬件方框原理图。
　　四、软件设计和执行
　　系统软件由6部分组成：定义描述符、设备检测和列举、端点中断服务程序、USB数据交换模块、串行口数据交换模块、USB/Serial模块接口。下面简要描述其中部分模块程序的功能和实现思想。
　　1、描述符定义
　　描述符是数据结果或信息的格式化块，它可以使主机知道这个设备。每个描述符包含了这个设备整体的信息或者某个元素的信息。所有的USB外设必须响应对标准的USB描述符的请求。
　　该系统中使用了1个接口和2个终端(控制和中断输入)。由于受Win98的限制还不能使用中断输出终端，因此为了解决这个问题，我们通过在端点0中使用SetReport传输PC机欲送往IC卡门禁考勤设备的数据。
　　数据接收是在Output Reports中完成的。根据送往IC卡门禁考勤设备最大的数据量，系统定义为16K个8位域.发送数据给主机是在输入报告中完成的，它是8K个8位域。

　2、设备检测和列举
　　当1个USB人机接口类(HID)设备第一次连接到总线，它将被总线供电但仍然非功能性等待1个总线复位。D-端的上拉电阻通知Hub连接上了新的设备，主机也同时知道了新连接的USB设备，并将它复位。紧跟输入包之后,主机发送1个配置包，从缺省地址0处读取设备描述符.读到描述符后，主机将分配一个新的地址给设备,并继续查询关于设备描述、配置描述、人机报告描述的信息，设备将开始对新分配的地址作出反应。根据从设备处返回的信息。主机知道了被设备支持的数据终端的数量，完成列举过程.列举结束后，Windows将把新的设备加入到控制面板的设备管理器中显示。
　　为此,在微控制器中必须写入访问描述符的代码，这样便于对主机在列举设备时发送的请求作出有效的辨识和响应.在设备方面需要创建一个INF文件，使Windows能够辨识设备,并且为设备找到其驱动。由于操作系统提供了简单的INF文件，因此，开发中只需要编写写入到微控制器中的程序。
　　3、数据发送和接收过程
　　发送数据到门禁考勤系统是通过控制端点0中使用SetReport来完成的。主机先向门禁考勤系统请求发送数据，设备响应请求后，主机便开始执行。当有数据到达设备的终端0时,将对设备产生一个中断。此时相应的中断服务程序便将数据复制到数据缓冲区。一旦进入端点0的中断服务程序，所有的中断必须关闭，确保能够正确地复制数据。
　　微处理器的数据缓冲区编程为可以接收64个字节，这个值是存放在设置包的包头请求信息中。从主机处接收到的最大包大小，是根据它将发送给门禁考勤系统的最大数据量来决定的。
　　系统还使用了Put_command线程，通过1个 I/O端口引脚，向门禁考勤系统串口发送数据。在执行此线程时,根据串口通信协议插入了起始位、停止位以及相应的延时。
　　从门禁考勤系统接收数据的过程是利用端点1完成的。端点1配置为1个中断输入端点，当有1个起始位到达引脚时，GPIO中断必须打开，并关闭所有其它类型中断。设计中通过使用1个Get_Serial线程来收集I/O引脚发出的串行数据，并把它存入数据缓冲区.同时该线程负责检验接收到的起始位和停止位的正确性。当收到8个字节时，将接收缓冲区中的数据复制到终端1的缓冲区，并且允许微处理器响应中断输入请求。
　　考虑到一般串行口的有效波特率的范围在300~19 200 bps，我们按处于最大波特率19 200 bps的情况来考虑。传输1个字符需要时间接近0.75ms；而1个输入中断大约每10 ms送1个8字节的数据包，因此设计1个128字节的快速数据缓冲区便可以保证不会丢失数据。
　　RS-232-USB接口转换模块用于改进我们的IC卡门禁考勤系统，使用效果良好。