USB簡(jiǎn)介及開(kāi)發(fā)實(shí)例

1、邵雷邵雷2006年年4月月虛擬儀器課程系列報(bào)告報(bào)告提綱 今天今天PCPC上使用的大多數(shù)外設(shè)仍然是基于接口實(shí)現(xiàn)上使用的大多數(shù)外設(shè)仍然是基于接口實(shí)現(xiàn)的，這些老式的接口最初是由的，這些老式的接口最初是由IBMIBM公司在公司在2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代早期提出的，設(shè)計(jì)存在很多缺陷，它們給設(shè)計(jì)者帶來(lái)早期提出的，設(shè)計(jì)存在很多缺陷，它們給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了許多麻煩，也給用戶帶來(lái)諸多不便。目前了許多麻煩，也給用戶帶來(lái)諸多不便。目前PCPC接口的接口的缺陷：缺陷：非共享式接口非共享式接口接口體積龐大接口體積龐大接口規(guī)格不統(tǒng)一接口規(guī)格不統(tǒng)一接口采用傳統(tǒng)的接口采用傳統(tǒng)的I/OI/O模式模式PCI接口USB接口以太

2、網(wǎng)接口串并行接口通用主板PS/2接口 標(biāo)準(zhǔn)PC的外圍設(shè)備接口支持單個(gè)設(shè)備的連接。由于一個(gè)給定的時(shí)刻只有一個(gè)外圍設(shè)備可以連接，這樣，連接的靈活性就被最小化。由于這個(gè)原因，通常是做一個(gè)專用的擴(kuò)展卡插到擴(kuò)展總線上（例如ISA、EISA或PCI），通過(guò)它來(lái)為新的外設(shè)建立一個(gè)連接點(diǎn)，但這樣相對(duì)來(lái)說(shuō)成本比較昂貴。 外設(shè)被映射為CPU的I/O地址空間，并且被分配一個(gè)指定的IRQ，在某些情況下也可以是一個(gè)DMA通道。這些系統(tǒng)資源被分配給指定的外設(shè)，這些地址的分配通常是由IBM公司和其他設(shè)備制造商指定的。事實(shí)上這種地址分配方法已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)。這種模式會(huì)帶來(lái)I/O地址沖突、所指定的IRQ已被別的外設(shè)占用等問(wèn)題。

3、USB標(biāo)準(zhǔn)圖標(biāo)熱插拔；即插即用Plug & Play；共享式接口；“菊花瓣”式；126個(gè)外設(shè)；接口體積??；節(jié)省系統(tǒng)資源；只需1根IRQ線；靈活；低速1.5Mb/s，全速12Mb/s，高速480Mb/s；低成本；性能可靠；硬件規(guī)范抑制噪聲，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制提供電源；+5V100500mA, 3mS掛起兼容性；USB2.0兼容USB1.1產(chǎn)品A型插頭B型插頭A型插座B型插座VBUSGNDD+D-GNDD+D-USB電纜模型VBUS報(bào)告提綱PCUSBUSBDeviceDeviceHubUSBUSBUSBUSBPCUSBUSBDeviceDeviceDevice主機(jī)系統(tǒng)USB設(shè)備客戶軟件USB系統(tǒng)軟件

4、（USB驅(qū)動(dòng)和主控制器驅(qū)動(dòng)程序）USB主控制器/集線器USB總線接口USB邏輯設(shè)備功能單元功能層功能層USBUSB設(shè)設(shè)備層備層USBUSB總線總線接口層接口層物理通信數(shù)據(jù)流物理通信數(shù)據(jù)流邏輯通信數(shù)據(jù)流邏輯通信數(shù)據(jù)流基本硬件：基本硬件： USBUSB主控制器主控制器/ /根集線器根集線器 USBUSB設(shè)備設(shè)備通用性軟件：通用性軟件： USBUSB客戶驅(qū)動(dòng)程序客戶驅(qū)動(dòng)程序 USBUSB驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序 USBUSB主控制器驅(qū)動(dòng)程序主控制器驅(qū)動(dòng)程序nPID：正在傳送數(shù)據(jù)包的類(lèi)型n令牌包定義了在USB上進(jìn)行廣播事務(wù)處理的類(lèi)型。所有的事務(wù)處理都是從一個(gè)令牌包開(kāi)始的。nSOF：每毫秒發(fā)生一次，代表一個(gè)幀的

5、開(kāi)始。nSETUP：只針對(duì)控制傳輸，它是數(shù)據(jù)包中的前8個(gè)字節(jié)，用來(lái)把一個(gè)請(qǐng)求從系統(tǒng)發(fā)往目標(biāo)USB設(shè)備。 一個(gè)給定的一個(gè)給定的USBUSB設(shè)備可能有很多的端點(diǎn)，每一個(gè)設(shè)備可能有很多的端點(diǎn)，每一個(gè)端點(diǎn)都有特殊的性質(zhì)，這些特性規(guī)定了如何訪問(wèn)這些端點(diǎn)都有特殊的性質(zhì)，這些特性規(guī)定了如何訪問(wèn)這些端點(diǎn)。端點(diǎn)。USBUSB的規(guī)范說(shuō)明書(shū)定義了如下四種傳輸類(lèi)型，的規(guī)范說(shuō)明書(shū)定義了如下四種傳輸類(lèi)型，它們每一個(gè)都反映了它們每一個(gè)都反映了USBUSB設(shè)備的端點(diǎn)可能要求的傳輸設(shè)備的端點(diǎn)可能要求的傳輸性質(zhì)。性質(zhì)。 塊傳輸塊傳輸 中斷傳輸中斷傳輸 同步傳輸同步傳輸 控制傳輸控制傳輸 塊傳輸主要用于完成主機(jī)和設(shè)備之間的大批數(shù)據(jù)

6、傳輸，由于塊傳輸在硬件級(jí)上對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)（若發(fā)生錯(cuò)誤，它支持“重傳”功能），因此它能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，塊傳輸支持兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)傳輸（即主機(jī)到設(shè)備和設(shè)備到主機(jī)）。 中斷傳輸用來(lái)完成設(shè)備到主機(jī)的少量數(shù)據(jù)傳輸，它只支持設(shè)備到主機(jī)方向數(shù)據(jù)傳輸（中斷傳輸跟實(shí)現(xiàn)的“中斷”概念沒(méi)有任何聯(lián)系）。 同步傳輸主要用來(lái)完成主機(jī)和設(shè)備之間連接、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸（如語(yǔ)音信號(hào)），同步傳輸不對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，它主要保證數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸。 控制傳輸主要用來(lái)完成主機(jī)對(duì)設(shè)備各種控制操作（如獲取設(shè)備的設(shè)備描述符，設(shè)置設(shè)備的USB地址等，可以通過(guò)控制傳輸來(lái)定義自己對(duì)設(shè)備的控制操作，如設(shè)置采樣參數(shù)、開(kāi)始或停止采樣等）。報(bào)

7、告提綱基于USB總線虛擬示波器基于USB總線虛擬LCR測(cè)試儀基于USB總線虛擬任意波形發(fā)生器 WDM驅(qū)動(dòng)程序，適用于Windows98 /2000/XP操作系統(tǒng)； 提供DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)； 提供LabVIEW驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)例； LabScene完全支持，提供開(kāi)發(fā)實(shí)例 基于USB總線； 無(wú)需外部電源，即插即測(cè)； 體積小，80mmx65mm，手掌大小； 5V(1:1探頭)雙極性信號(hào)輸入； 1M/30PF輸入阻抗； x0.5、x5程控放大； 單/雙通道可選擇輸入模式； 單通道80MHz/雙通道40MHz采樣率； 64K(單通道)/32K(雙通道)板載內(nèi)存； 可程控調(diào)節(jié)存儲(chǔ)容量； 8位垂直電壓分辨率；

8、 外觸發(fā)、程序觸發(fā)可選觸發(fā)模式； 8級(jí)采樣頻率程控選擇；示波器特性：韓國(guó)推出的微型虛擬示波器多功能虛擬儀器(五和一)我們研制的雙通道微型虛擬示波器各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，能夠作為袖珍示波器使用。和國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，結(jié)合了LabScene，具有更強(qiáng)的靈活性，支持二次開(kāi)發(fā)、功能的重組。具有廣闊的市場(chǎng)前景。在長(zhǎng)春市郊(蔡家)野外采集瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)(TEM)發(fā)射電流波形，得到良好效果?；贚abVIEW軟件平臺(tái)，同步信號(hào)外觸發(fā)，采集100us。臺(tái)灣生產(chǎn)的LCR測(cè)試儀虛擬LCR測(cè)試系統(tǒng)虛擬LCR測(cè)試儀可以作為專用的參數(shù)測(cè)試儀使用，精度達(dá)到0.1%任意波形發(fā)生器特性：產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦、方波波形產(chǎn)生任意波形任

9、意波形：0.01Hz-80KHz標(biāo)準(zhǔn)波形：0.01Hz-2MHz垂直分辨率：16位波形幅度：0-2.5V輸出阻抗：100歐姆適用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)報(bào)告提綱水驅(qū)開(kāi)發(fā)油田的飽和度測(cè)井是在高含水期開(kāi)發(fā)油田尋找剩余油的一種重要手段。所有采集系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)傳輸均由測(cè)控軟件完成。Mb/sMb/s系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖PA0PA1PA2PA5PA4PA6PA7PB0.7Q0.7XO/HFFFRSRFIFOCPLDPGA204AMP0AMP1CY7C68013HOLDAHOLDBHOLDCRESETCLKEOCCSData0.7RDA0A1A2BYTEADDWRVCCGNDD0.7WRCSFIFOCPLDADS836

10、4上電復(fù)位初始化狀態(tài)變量調(diào)用TD_Init()，使能中斷是否接收到SETUP包？調(diào)用TD_Poll()是否接收到SETUP包？延遲1妙，并重枚舉分析命令，執(zhí)行設(shè)備請(qǐng)求是否設(shè)置USB總線處于空閑狀態(tài)？調(diào)用TD_Suspend()有效嗎？掛起處理器調(diào)用TD_Resume()否是是否是否TRUEFALSE開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)是開(kāi)發(fā)基于是開(kāi)發(fā)基于VC或或者基于者基于LabVIEW應(yīng)用軟件的應(yīng)用軟件的首要首要任務(wù)任務(wù)?？梢圆捎??？梢圆捎肰C+6.0 DLL動(dòng)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)向?qū)ч_(kāi)態(tài)連接庫(kù)向?qū)ч_(kāi)發(fā)。發(fā)。VC+6.0軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)CLF接接口口控件控件儀器驅(qū)動(dòng)儀器驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)備軟件界面分為三部分：

11、功能設(shè)置部分：對(duì)測(cè)量參考信息和接收機(jī)進(jìn)行設(shè)置。待測(cè)井示意圖：顯示待測(cè)井深度，和當(dāng)前測(cè)量深度。坐標(biāo)圖：直觀顯示采集通道位置信息以及采集通道當(dāng)前狀態(tài)。-350 -300 -250 -200 -150 -100-50050100150200250300350-350-300-250-200-150-100-500501001502002503003504000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.0190.020.0210.0220.0230.0240.025-300-200-1000100200300-400-300-200-100010020030040000.020.040.060.080.10.120.1