USB总线在同步相量测量单元中的应用

5.4 USB设备读写

USB设备的读写操作是大部分用户主要关心的内容。由于设备驱动程序的作用，用户应用程序和USB设备的读写操作变的非常简单，用户打开USB设备就像打开文件一样。这是在添加设备中申请了一个符号链接，并在启动设备例程中将此链接激活而实现的。USB中的读写操作分为四种：
(1)控制型：控制型传输主要为对USB本身的配置，前面所描述的USB配置实际上都是通过控制传输实现的。
(2)批量型：批量型传输用来处理大量的对时间要求不紧迫的数据。底层协议保证了无差错的传输，但不保证传输时延。
(3)中断型：中断型传输对服务时间有较强的限制，但一次传输的数据量不多，主要为一些需要实时相应的消息。
(4)同步型：同步传输可以保证传输时延、保证带宽和保证恒定的数据传输速率，但是在传送失败的情况下。不使用"重试"来传输数据，因而可能会有一定的出错概率。

对USB接口的读写是按照与数据文件读写相同的方式进行的，第一步要打开文件，即打开设备。当用户以打开文件的名义打开设备时，首先要检查设备的状态，看设备是否处于工作状态，设备的接口信息是否已经准备好。接着检查从上面传下来的文件对象的合法性(指针不为空)。然后检查文件名的长度，当为0时，说明打开的只是设备本身；不为0时说明打开的是某个管道，调用管道相关例程，将管道明转换为指向对应管道综合信息的指针即可。读写USB设备实际上是调用同一个传输例程的，所区别的是传输方向符不同，由于通讯双方遵守的都是USB协议，所有的数据包的格式都是一致的，所以这没有什么问题。驱动程序控制的上位机读写过程和单片机的情况类似，所不同的是，单片机使用的接口芯片将数据放入硬件缓冲区内，而上位机的驱动程序则会构建一个虚拟的缓冲区来完成相同的工作。当要发送的数据大于缓冲区的容量时，同单片机的情况一样，也要对数据进行分割。当数据发送完毕之后，例程返回一个发送成功的标志。

5.5 USB上位机应用程序设计简介

编写好驱动程序以后，要在应用程序中调用USB设备，其做法就与调用硬件类似，可以使用WIN32 API函数像调用程序文件一样对设备进行读写，也可以使用如同串口的mscomm那样的控件来实现。由于本系统的上位机程序是用VB开发的，显然调用成品动态链接库能减少很多工作量。这里就调用由广州周立功单片机发展有限公司开发的称为easyd12.dll的动态链接库。

6 结论

USB接口的驱动程序编写是一项繁琐的工作，由于硬件条件的限制，上述程序仅在仿真器上运行通过，无法实地调试，其中必然存在很多漏洞和不足。USB接口本身是并不是为智能仪表开发的，作为批量数据传输用的USB总线在智能仪表上使用显得有些复杂。在更高性能的通用型总线出现以前，为了实现信息的高速传输使用USB还是一个性价比较好的方案。本系统只使用了USB的部分功能，付出的软硬件资源代价却与一个完整功能的USB传输系统没有多大区别。如果能开发出一种比USB总线更简便易用的通用型总线，那一定会引起智能仪表的革命。实际上，现在用驱动程序完成的工作完全可以用纯硬件的方式来实现，不过目前而言，代价必然较大。如果能找到一个方法来直接控制USB接口各个引脚的电平，那么即使用中规模集成电路也可以完成同步串行通讯的工作，遗憾的是，在整个设计过程中，本人始终没有发现这种方法，涉及USB协议以及计算机主板上相关控制器的最底层内容仍然无法洞悉。

编辑：博子