USB接口芯片PDIUSBD12与单片机AT89C51通信系统

USB接口芯片PDIUSBD12与单片机AT89C51通信系统目录文摘..............................................................1英文文摘..........................................................11绪论.............................................................1.1课题背景.....................................................1.2课题的提出...................................................1.3USB简介......................................................1.4主要工作.....................................................2USB1.1协议.........................................................2.1USB的互连....................................................2.2USB的主机....................................................2.2.1USB主机概述..............................................2.2.2USB驱动(USBD)............................................2.3USB设备.......................................................2.3.1USB设备状态..............................................2.3.2通用USB设备操作..........................................2.3.3USB设备请求..............................................2.4USB的物理层..................................................2.5USB数据流....................................................3数据采集系统的固件设计.............................................3.1固件的开发环境...............................................3.2采用PDIUSBD12的固件设计......................................3.2.1固件要完成的主要工作.....................................3.2.2PDIUSBD12芯片特点........................................3.2.3PDIUSBD12固件程序的编写..................................3.3固件的文件结构...............................................3.4固件的编程实现...............................................3.4.1底层函数.................................................3.4.2命令接口.................................................3.4.3中断服务程序ISR.C........................................3.4.4主循环MAINLOOP.C.........................................4USB设备驱动程序设计................................................4.1Windows2000驱动程序..........................................4.2WDM驱动程序结构模型..........................................4.2.1USB设备驱动程序层次结构..................................4.2.2设备对象..................................................4.2.3标准总线驱动程序和类驱动程序..............................4.2.4WDM驱动程序的结构........................................4.3USB驱动的开发环境............................................4.3.1驱动的开发工具...........................................4.3.2驱动开发环境的安装与设置.................................4.4驱动程序的实现...............................................4.4.1驱动入口.................................................4.4.2数据传输控制..............................................5USB设备应用程序设计................................................5.1Win32API简介................................................5.2动态链接库....................................................5.3MFC的应用程序开发............................................5.4设备应用程序与WDM的通信.......................................5.4.1Win32应用程序对WDM的通信.................................5.4.2WDM对Win32应用程序的通信.................................5.5应用程序的实现...............................................6数据采集系统的硬件设计.............................................6.1硬件系统的结构...............................................6.2接口芯片选择.................................................6.３接口硬件设计................................................6.3.1A/D与单片机接口电路......................................6.3.2PDIUSBDI2与单片机接口电路................................1绪论1.1课题背景随着数字化的广泛应用，数据采集也越来越重要，传统的外设与主机的通信口一般采用ISA、PCI、CPCI、1394等标准，基于这些接口的产品，安装麻烦，价格昂贵，并受计算机插槽数量、地址中断资源限制，且可扩展性差，USB的出现，很好地解决了以上问题。USB作为一种新型的串口通信标准，具有较高的传输速率，可扩展性好，采用总线供电，使用灵活。它共有4种传输模式：控制传输、同步传输、中断传输、批量传输，以适应不同设备的需要。信息技术与电子技术的迅猛发展，使得计算机和外围设备也得到飞速发展和应用。过去人们单纯追求计算机与外设之间的传输速度，现在纠错能力和操作安装的简易性也成为人们关注的目标。USB通讯技术的出现，使高传输速度、强纠错能力、易扩展性、方便的即插即用，有机的结合在一起。USB设备需要依据USB协议进行数据的解包与打包，底层硬件设备与操作系统之间需要以驱动程序为桥梁。驱动程序以WDM为模型，以DDK为开发工具，以IRP为消息传播载体，来实现与Windows系统底层核心机制相交互的功能。1.2课题的提出尽管RS232是一种十分成熟且应用广泛的通讯方式，但是随着控制系统的日益复杂，所要采集的量也会越来越多。因此寻求一种高速、安全、方便的通讯形式是十分必要的。USB技术虽然出现的时间并不长，但是由于它的种种优点，被越来越多的厂商和用户所接受，出现了USB打印机、摄像头等产品。尽管目前USB接口的应用主要集中在电脑的周边外设，但是USB产品进入工控领域将是必然的趋势。采用PDIUSBD12芯片和89C51单片机设计的基于USB总线的数据采集系统，具有可靠性高、数据不丢失、抗干扰性强、便于数据传输和处理等优点，可在信号测试、信号采集场合广泛使用。所以本课题的研究是具有一定的现实意义和经济意义的。1.3USB简介通用串行总线(UniversalSerialBus，简称USB)是康柏、微软、IBM，DEC等公司为了解传统总线的不足推出的一种新型串行总线接口规范，自1995年在Comdex上亮相以来至今己广泛地为各PC厂家所支持。现在生产的PC机几乎都配备了，USB接口，Microsoft的windows98，NT以及MacOS，Linux，FreeBSD等流行操作系统都增加了对USB的支持。USB的主要特点如下:1.速度快。USB有全速和低速两种方式，主模式为全速模式，速率为12Mbps，从而使一些要求高速数据的外设，如:高速硬盘、摄像头等，都能统一到同一个总线框架下。另外为了适应一些不需要很大吞吐量但是有很高实时性要求的设备，如鼠标、键盘、游戏杆等，USB还提供低速方式，速率为1.5Mbps。如表1-1所示。新推出的USB2.0协议提供最高达480Mbps的数据传输速率可以适应各种不同类型的外设。表1-1USB使用分类表性能应用特性低速·交互设备·10-20kb/s键盘、鼠标、游戏棒低价格、热插拔、易用性中速·电话、音频、压缩视频·500kb/s-10Mb/sISBN、PBX、POTS低价格、易用性、动态插拔、限定带宽和延迟高速·音频、磁盘·25-500Mb/s音频、磁盘高带宽、限定延迟、易用性2.支持热插拔和即插即用。所有的USB设备可以随时的插入和拔离系统，USB主机能够动态的识别设备的状态，并自动给接入的设备分配地址和配置参数，添加、删除设备完全不用关闭计算机，也不必像过去那样需要手动跳线和拨码开关来设置新的外设。3.易于扩展。USB使用的是一种易于扩展的树状结构，通过使用USBHub扩展可连接多达127个外设。标准USB电缆长度为3米(低速为5米)。通过Hub或中继器可以使外设距离达到30米。4.使用灵活。USB共有4种传输模式:控制传输(control)，步传输(synchronization)、中断传输(interrupt)、批量传输(bulk)，适应不同设备的需要。5.能够采用总线供电。普通使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为US