基于PDIUSBD12的USB数据采集系统的设计

成：第一、初始化单片机和所有的外围电路（包括PDIUSBD12）；第二、主循环部分：这部分是可中断的；第三、中断服务程序，可以立即执行。根据USB协议，任何传输都是由主机开始的，这样单片机作它的前台工作，等待中断。主机首先要发令牌包给USB设备（这里是PDIUSBD12），PDIUSBD12接收到令牌包后就给单片机发中断，单片机进入中断服务程序，首先读PDIUSBD12的中断寄存器，判断 USB令牌包的类型，然后执行相应的操作，因此USB单片机程序主要就是中断服务程序的编写。在 USB单片机程序中要完成对各种令牌包的响应，其中比较难处理的是SETUP包，主要是端口0的编程。

单片机与PDIUSBD12的通信主要是靠单片机给PDIUSBD12发命令和数据来实现的。 PDIUSBD12的命令字分为三种：初始化命令字、数据流命令字和通用命令字。PDIUSBD12给出了各种命令的代码和地址。单片机先给PDIUSBD12的命令地址发命令，根据不同命令的要求再发送或读出不同的数据。因此，可以将每种命令做成函数，用函数实现各个命令，以后直接调用函数即可。

在编写USB的单片机固件程序时，需要注意：

单片机的中断应设置为电平触发；中断后一定要读上次传输状态寄存器（命令40-45H）,以清除中断寄存器中的中断标志。这样PDIUSBD12的中断输出才能变回高电平，这一点非常重要。

4.2驱动程序[4]

尽管系统已经提供了很多标准接口函数，但编制驱动程序仍然是USB开发中最困难的一件事情，通常采用Windows DDK来实现。目前有许多第三方软件厂商提供了各种各样的生成工具，像 Compuware的driver works，Blue Waters的Driver Wizard等，它们能够很容易地在几分钟之内生成高质量的USB 的驱动程序。作为WIN98和WIN2K推荐的一项新技术来说，USB的驱动程序和以往的直接跟硬件打交道的 WIN95的VXD方式的驱动程序不同。它是WDM类型的。

在调试USB设备时，可使用UsbView程序检测设备是否能被Windows枚举并配置，如果成功，还可在该程序中查看设备描述符、配置描述符和端点描述符是否正确，之后可以使用Driver Wizard生成一个通用驱动程序，在Windows提示安装驱动程序时，选择Driver Wizard生成的驱动程序。其实Driver Wizard生成的仅是一个Windows控制台的应用程序，它会调用安装Driver Wizard时安装在系统中的通用USB驱动程序。使用该程序就可测试设备是否能够正确传输数据以及传输速度。该程序也可作为最终产品USB传输部分的框架；如果不能满足要求，也可用WDM重新编制驱动程序，用调试好的USB设备来开发、调试主机软件。

4.3用户程序

用户程序是系统与用户的接口，它通过通用驱动程序完成对外设的控制和通信。主机用户程序的编写使用VC编译环境下的API函数实现。程序中主要用到两个API函数：CreateFile( )和DeviceIoControl( )。首先查找设备，打开设备的句柄：调用Win32函数CreatFile( )得到设备驱动程序的句柄。然后进行读写和控制操作：调用Win32函数DeviceIoControl()通过得到的句柄把IOControlCode 和相关的输入输出缓冲区提交给驱动程序。最后关闭设备句柄：当退出用户程序时，用CloseHandle ( )关闭设备。

4.4软件设计框图及主要程序框架

图3 固件结构和数据流向

这里只给出主循环程序和中断程序的主要框架：

void main (void)

{

init_port ( ); //初始化I/O口

init_timer0 ( ); //初始化定时器0

init_special_interrupts ( ); //设置中断

reconnect_USB( ); //重新连接USB

while ( TRUE )

{

if (bEPPflags.bits.timer)

//定时器溢出,检测按键状态

if (bEPPflags.bits.bus_reset)

//总线复位处理

if (bEPPflags.bits.suspend)

//挂起改变处理

{

if(D12SUSPD == 1)

//挂起处理

}

if(bEPPflags.bits.setup_packet)

//Setup包处理

{

control_handler( );

//调用请求处理子程序

}

}

}

void control_handler( ) //请求处理子程序

{

if (type == USB_STANDARD_REQUEST) //调用标准请求

( *StandardDeviceRequest [ req ] ) ( );

}

5 总 结

此数据采集系统已经应用于一种自主开发的近红外光谱仪中，它满足此近红外光谱仪采集速度快的要求。以上方案为中小型智能仪器和计算机的高速USB连接提供了一种参考。

参 考 文 献：

[1]边海龙，贾少华. USB2.0设备的设计与开发[M].北京：人民邮电出版社，2004年1月.

[2]陈军波，刘海华，陈亚光.USB接口芯片PDIUSBD12及应用[J].国外电子元器件，2002第11期.

[3]程 谰，杨子杰. 基于PDIUSBD12的USB设备的固件程序开发[J]. 计算机应用，2004年第7期.

[4]周立功. PDIUSBD12固件编程与驱动开发[M].北京：北京航空航