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基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要：以自行開發(fā)的基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，介紹了USB接口的硬件和軟件開發(fā)過程。關(guān)鍵詞：USB 數(shù)據(jù)采集 PDIUSBD12
１ ＵＳＢ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，ＵＳＢ ＯＴＧ是對(duì)２.０版本協(xié)議的補(bǔ)充。雖然ＵＳＢ協(xié)議內(nèi)容繁多且復(fù)雜，然而，對(duì)ＵＳＢ開發(fā)影響較大的卻只是少數(shù)部分，以下對(duì)協(xié)議版本１.１[１]中這些部分進(jìn)行介紹。
１.１ ＵＳＢ協(xié)議
一般，每個(gè)ＵＳＢ設(shè)備由一個(gè)或多個(gè)配置（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）控制其行為。使用多配置原因是對(duì)操作系統(tǒng)的支持；一個(gè)配置由接口（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）組成；接口則是由管道（Ｐｉｐｅ）組成；管道與ＵＳＢ設(shè)備的端點(diǎn)（Ｅｎｄｐｏｉｎｔ）對(duì)應(yīng)，一個(gè)端點(diǎn)可以配置為輸入輸出兩個(gè)管道。在固件編程中，ＵＳＢ設(shè)備、配置、接口和管道都用描述符報(bào)告其屬性。
圖１為ＵＳＢ多層次通信模型。端點(diǎn)０默認(rèn)配置為控制管道，用來完成所規(guī)定的設(shè)備請(qǐng)求(ＵＳＢ協(xié)議第九章)。其它端點(diǎn)可配置為數(shù)據(jù)管道。對(duì)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(shí)傳輸、中斷傳輸和控制傳輸，每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應(yīng)用范圍都不同[３]�？刂苽鬏斂煽啃允亲罡叩模俣茸盥�；等時(shí)傳輸速度快，滿足實(shí)時(shí)性，但可靠性低。在具體應(yīng)用中，端點(diǎn)傳輸類型可根據(jù)傳輸速度和可靠性選擇。
在ＵＳＢ通信協(xié)議中，主機(jī)取得絕對(duì)主動(dòng)權(quán)利，設(shè)備只能是“聽命令行事”，通過一定的命令格式（設(shè)備請(qǐng)求）完成通信。ＵＳＢ設(shè)備請(qǐng)求包括標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求、廠商請(qǐng)求和設(shè)備類請(qǐng)求。設(shè)備的枚舉是標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令完成的；廠商請(qǐng)求是用戶定義的請(qǐng)求；設(shè)備類請(qǐng)求是特定的ＵＳＢ設(shè)備類發(fā)出的請(qǐng)求，例如海量?jī)?chǔ)存類、打印機(jī)類和ＨＩＤ（人機(jī)接口）類。固件編程中設(shè)備請(qǐng)求必須遵循一定的格式，包括請(qǐng)求類型、設(shè)備請(qǐng)求、值、索引和長度。
１．２ ＵＳＢ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（微控制器）：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(jī)參與，主從設(shè)備間可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，芯片有Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＩＳＰ１３０１和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＳＬ８１１ＨＳ等。
還有專門用途ＵＳＢ芯片，
[1] [2] [3] [4]
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