基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

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１ＵＳＢ協(xié)議和芯片選擇

理解好ＵＳＢ協(xié)議是ＵＳＢ系統(tǒng)開發(fā)的第一步。ＵＳＢ協(xié)議版本包括１.０、１.1和２.０，ＵＳＢＯＴＧ是對２.０版本協(xié)議的補充。雖然ＵＳＢ協(xié)議內(nèi)容繁多且繁復，然而，對ＵＳＢ開發(fā)影響較大的卻只是少數(shù)部分，以下對協(xié)議版本１.１[１]中這些部分進行介紹。

１.１ＵＳＢ協(xié)議

一般，每個ＵＳＢ設備由一個或多個配置〔Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ〕掌握其行為。運用多配置緣由是對操作系統(tǒng)的支持；一個配置由接口〔Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ〕組成；接口那么是由管道〔Ｐｉｐｅ〕組成；管道與ＵＳＢ設備的端點〔Ｅｎｄｐｏｉｎｔ〕對應，一個端點可以配置為輸入輸出兩個管道。在固件編程中，ＵＳＢ設備、配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。

圖１為ＵＳＢ多層次通信模型。端點０默認配置為掌握管道，用來完成所規(guī)定的設備懇求(ＵＳＢ協(xié)議第九章)。其它端點可配置為數(shù)據(jù)管道。對開發(fā)而言，主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過數(shù)據(jù)管道完成的[２]。

ＵＳＢ傳輸類型包括批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸和掌握傳輸，每種傳輸類型的傳輸速度、牢靠性以及應用范圍都不同[３]。掌握傳輸牢靠性是最高的，但速度最慢；等時傳輸速度快，滿意實時性，但牢靠性低。在詳細應用中，端點傳輸類型可依據(jù)傳輸速度和牢靠性選擇。

在ＵＳＢ通信協(xié)議中，主機取得絕對主動權利，設備只能是“聽指令行事”，通過肯定的指令格式〔設備懇求〕完成通信。ＵＳＢ設備懇求包括標準懇求、廠商懇求和設備類懇求。設備的枚舉是標準懇求指令完成的；廠商懇求是用戶定義的懇求；設備類懇求是特定的.ＵＳＢ設備類發(fā)出的懇求，例如海量儲存類、打印機類和ＨＩＤ〔人機接口〕類。固件編程中設備懇求需要遵循肯定的格式，包括懇求類型、設備懇求、值、索引和長度。

１．２ＵＳＢ接口芯片選擇

ＵＳＢ接口芯片的類型有：

〔１〕按傳輸速度的高低：低速〔１．５Ｍｂｐｓ〕和全速(１２Ｍｂｐｓ)可選ＵＳＢ１．１接口芯片，例如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＰＤＩＵＳＢＤ１２和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＥＺ－ＵＳＢ２１００系列；高速〔４８０Ｍｂｐｓ〕可選ＵＳＢ２．０接口芯片，例如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＩＳＰ１５８１和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＣＹ７Ｃ６８０１３。

〔２〕是否帶ＭＣＵ〔微掌握器〕：一般Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的都不帶ＭＣＵ，Ｃｙｐｒｅｓｓ公司大多都帶，例如ＡＮ２１３１。

〔３〕是否帶主控器功能：不需要主機參加，主從設備間可進行數(shù)據(jù)傳輸，芯片有Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的