第第頁(yè)基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(duì)２.０版本協(xié)議的補(bǔ)充。雖然ＵＳＢ協(xié)議內(nèi)容繁多且繁復(fù)，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。

１.１ＵＳＢ協(xié)議

一般，每個(gè)ＵＳＢ設(shè)備由一個(gè)或多個(gè)配置〔Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ〕掌握其行為。運(yùn)用多配置緣由是對(duì)操作系統(tǒng)的支持；一個(gè)配置由接口〔Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ〕組成；接口那么是由管道〔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)配置為掌握管道，用來(lái)完成所規(guī)定的設(shè)備懇求(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(guò)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、中斷傳輸和掌握傳輸，每種傳輸類型的傳輸速度、牢靠性以及應(yīng)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(shí)傳輸速度快，滿意實(shí)時(shí)性，但牢靠性低。在詳細(xì)應(yīng)用中，端點(diǎn)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(jī)取得絕對(duì)主動(dòng)權(quán)利，設(shè)備只能是“聽指令行事”，通過(guò)肯定的指令格式〔設(shè)備懇求〕完成通信。ＵＳＢ設(shè)備懇求包括標(biāo)準(zhǔn)懇求、廠商懇求和設(shè)備類懇求。設(shè)備的枚舉是標(biāo)準(zhǔn)懇求指令完成的；廠商懇求是用戶定義的懇求；設(shè)備類懇求是特定的.ＵＳＢ設(shè)備類發(fā)出的懇求，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)備懇求需要遵循肯定的格式，包括懇求類型、設(shè)備懇求、值、索引和長(zhǎng)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(jī)參加，主從設(shè)備間可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，芯片有Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的