敏立匯2073(上半月刊)理工科研UsB接口好究與應用口劉剛(南京工業(yè)大學江蘇·南京210009摘要詳細介紹了USB接口設備及其工作原理,并對其在生產(chǎn)實踐中的具體應用方法進行了研究。關鍵詞USB協(xié)議應用與設計驅動程序中圖分類號:TP36文獻標識碼:A文章編號:1672-7894(200703-18901優(yōu)盤、鼠標、讀卡器、外接光驅等常用USB設備,到采用UsB能夠釆用總線供電;USB總線提供最大達5V電壓、500mA電接口的電吹風、咖啡爐、剃須刀奇百怪的電腦附件,通流t一臺電腦的USB周邊設備使了更多的方便和樂趣使用靈活。USB共有4種傳輸模式:控制傳輸(nto)同步傳USB之所以能夠如此普及并受在于它方便的熱插拔輸 Synchronization)、中斷傳輸 interrupt)批量傳輸buk),以適應不同帶寬大,速度快,可連接設備多互連功能等諸多優(yōu)點。設備的需要1.USB接口技術簡述2USB的應用與設計USB是通用串行總線( Universal Serial Bus)的簡稱。在T業(yè)生產(chǎn)ISB的應用主要是數(shù)據(jù)采集工作,隨著USB應用的日益廣和科學技術研究的各行業(yè)中,常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行tel sgs- Tomson、 Cypress, Philips等芯片廠商都推出了具備UsB數(shù)據(jù)采集。這其中有很多地方需要對各種數(shù)據(jù)進行采集如液位通信接口的單片機。這些單片機處理能力強,有的本身就具備多路度壓力頻率等。常用的采集方式是通過數(shù)據(jù)采集板卡,如A/D卡以及42.485總線板卡等。采用板卡不僅安裝麻煩易受機箱內環(huán)境的備USB接口的單片機是構成USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較好的方案。SB接口開發(fā)中有相當大的工作量是關于USB軟件的開發(fā)掛接很多設備。面1B接口技術的出現(xiàn),很好地解決了以上這些沖USB軟件包括三方面的工作:固件(mwm)設計,驅動程序設計SB系統(tǒng)主要由主控制器( Host Controller), USB Hub和USB外和主機端應用程序的設Peripherals Node組成系統(tǒng)拓撲結構。1,USB協(xié)議固件是運行在USB芯片上的程序,可采用匯編語言或C語言般每個USB設備由一個或多個配置( configuration)控制其設計其主要功能是控制USB芯片接收井處理USB驅動程序的請行為。使用多配置原因是對操作系統(tǒng)的支持;一個配置由接口求(如請求設備描述符、請求或設置設備狀態(tài)請求或設置設備接( Interface)組成;接口則是由管道(Ppe)組成管道與LSB設備的等UsB2標準請求)控制USB芯片接收應用程序的控制指令端點(E)對應,一個端點可以配置為輸人輸出兩個管道。在通過USB芯片存放數(shù)據(jù)并實時上傳至PC等。固件編程中,USB設備配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。22驅動程序設計主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過數(shù)據(jù)管道完成的。在 Windows平臺下,USB驅動程序由3部分組成:USB設備驅12管動程序,USB總線驅動程序和USB主控制器驅動程序,他們必須遵在USB中,傳輸是在USB設備的某節(jié)點和主機軟件之間進循win32驅動程序模型(WDM。其中, windows操作系統(tǒng)已經(jīng)提供了行的,這個相關的結構就稱為管道。管道有兩種:流管道和消息管處于驅動程序棧底的USB總線驅動程序和USB主控制器驅動程道。其中消息管道的數(shù)據(jù)結構是USB定義好的而流管道沒有固定序而USB設備驅動程序由設備開發(fā)者編寫,通過向USB總線驅動的結構。另外,數(shù)據(jù)傳輸帶寬傳輸類型、節(jié)點的特性(如方向和緩程序發(fā)送包含URB( USB Request Block)的IRP/0中大小)都彩響著它的管道特性。大多數(shù)的管道在USB設備配置好叫),來實現(xiàn)USB外設之間的信息交換。當主機應用程序要對USB設后就產(chǎn)生了。其中有一個最重要的消息管理是“缺省挖制管道備進行1/0操作時,調用 Windows AP函數(shù)對win32子系統(tǒng)進行這個管道在設備加電的時候就存在了,它提供設備的配置和狀態(tài)win32調用,由I/O管理器將此請求構造成一個合適的IRP,并把停信息的控制它傳遞給USB設備驅動程序。USB設備驅動程序接受到這個IP13USB的傳輸類型后,根據(jù)IRP中的包含的具體操作代碼,構造響應的URB并把他放SB總線包括4種傳輸類型(傳輸管道):到一個新IRP中,然后把此IRP傳遞到USB總線驅動程序USB總控制傳輸類型:用于傳輸控制信息如在連接時配置設備,控線驅動程序根據(jù)IRP中所包含的UR執(zhí)行響應的操作,并把操作中斷數(shù)據(jù)傳輸類型:數(shù)據(jù)量小延遲短,通常用于傳輸設備反饋到此IRP后,將操作結果通過HP返還1/O管理器。最后,1/0管游戲桿等理器將此IRP中的操作結果返還給應用程序,至此應用程序對同步數(shù)據(jù)傳輸類型:占用預先寬實時傳輸對于同步USB設備的次1/O操作完成輸管道,帶寬的要求與設備的時延的要求與每個節(jié)23應用程序設計的緩沖大小有關。為保證數(shù)據(jù)應用程序工作于用戶模式,用戶模式可以訪向文件處理數(shù)據(jù)誤碼是不被糾正的(如不進行重上USB的位錯誤率是人機交互,不過必須借助設備驟動程序來訪問硬件。在vC環(huán)境下十分小的,它完全可以被忽略掉14USB的主要優(yōu)點載、端口配置和文件傳輸?shù)裙δ芩俣瓤?USB20將設備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps,比UsB11標準快40倍左右,速度的提高對于用戶的USB接口技術的應用正處于高速發(fā)展階段。在USB數(shù)據(jù)采集大好處就是用戶可以使用到更高效的外部設備,而且具有多種速度USB工業(yè)控制等領域已經(jīng)得到成功的應用。隨著時代的進步和技周邊設備都可以被連接到USB20的線路上,而且無需擔心數(shù)據(jù)的發(fā)展USB必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用傳輸時發(fā)生瓶頸效應設備安裝和配置容易;安裝USB設備不必再打開機箱,加減已中國煤化工安裝過的設備完全不用關閉計箅機。所有USB設備支持熱拔插,系CNMHG北京:北京航空航天大學統(tǒng)對其進行自動配置,徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關設置出版社易于擴展;通過使用Huh擴展可撥接多達127個外設。標準2永和MCs51805單片機UsB擺口程序設計北京:北京航空航天USB電纜長度為3m(5m低速)。通過Hh或中繼器可以使外設距大學出版社出版,2004.8離達到30m