單片機(jī)與USB接口實(shí)現(xiàn)電力補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)

Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序

　　C8051F320芯片與Flash存儲(chǔ)器的通信采用SPI接口方式，數(shù)據(jù)傳輸率為12MHz(位/秒)。本設(shè)計(jì)中，C8051F320工作在SPI主機(jī)模式，SPI總線的數(shù)據(jù)傳輸都將由C8051F320發(fā)起。首先對(duì)SPI相關(guān)SFR SPI0CFG寄存器和SPI0CN寄存器進(jìn)行配置，使其工作在3線主模式12MHz。通信時(shí)首先用GPIO引腳來(lái)選擇相應(yīng)的Flash從器件，隨后通過(guò)讀取SPIDAT來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。在使用Flash芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，首先要確定Flash存儲(chǔ)器的狀態(tài)?？赏ㄟ^(guò)寫(xiě)入D7H命令，讀取狀態(tài)寄存器判斷設(shè)備是否Ready或處于Bus

　　y狀態(tài)。確定狀態(tài)后，可根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的命令格式進(jìn)行相關(guān)的讀寫(xiě)以及擦除操作。

　　USB通信程序

　　固件編程是USB設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程里的主要工作。固件的主要任務(wù)是初始化單片機(jī)和外設(shè)，發(fā)送USB請(qǐng)求，響應(yīng)主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求。根據(jù)設(shè)備的功能分類(lèi)完成各種數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求。初始化編程主要完成USB控制器的初始化、端點(diǎn)初始化，交叉開(kāi)關(guān)和I/O口初始化、系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置，控制器使能。初始化后，USB設(shè)備可隨時(shí)插入主機(jī)中，主機(jī)將遵循USB協(xié)議對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和初始化。主機(jī)識(shí)別到設(shè)備之后對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置，調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，配上上位機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)通信操作。

　　Silicon lab公司提供了USBXpress的開(kāi)發(fā)套件。通過(guò)使用USBXpress庫(kù)，大大簡(jiǎn)化了USB固件程序和PC端驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。 USBXpress通過(guò)一系列函數(shù)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)端的應(yīng)用程序接口(API)。這些函數(shù)封裝了USB協(xié)議的細(xì)節(jié)，使得程序開(kāi)發(fā)人員不需要了解USB的過(guò)多細(xì)節(jié)即可使用USB進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(見(jiàn)圖3)。

　　圖3 單片機(jī)與PC機(jī)的USB通信

　　本系統(tǒng)中主要用到了初始化、讀、寫(xiě)、中斷這四個(gè)函數(shù)：

　　初始化USB_Init(0,0xEA61,NULL,NULL,Serial,250,0x80,0x100)函數(shù);塊寫(xiě)函數(shù)Block_Write();塊讀函數(shù)Block_Read();USB中斷使能函數(shù)。

　　USB的所有處理程序都是通過(guò)USB的中斷服務(wù)程序完成的。進(jìn)入U(xiǎn)SB中斷后，程序調(diào)用Get_Interrupt_Source()函數(shù)獲得USB中斷的進(jìn)入原因。然后根據(jù)不同的入口情況，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理。比如收到數(shù)據(jù)之后，讀取相應(yīng)的緩沖區(qū)內(nèi)容到內(nèi)存中;收到初始化命令時(shí)，復(fù)位單片機(jī)內(nèi)的各個(gè)狀態(tài)參數(shù)。USB通信流程圖示于圖4。

　　圖4 USB通信流程圖

　　PC機(jī)端軟件程序

　　計(jì)算機(jī)端軟件程序包括兩部分：USB驅(qū)動(dòng)程序和用戶應(yīng)用程序。

　　USB驅(qū)動(dòng)程序

　　USB驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)軟件組件，封裝了應(yīng)用程序存取硬件設(shè)備的功能函數(shù)。有些設(shè)備具有相同的屬性，把它們歸為一組標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)別，可以定義設(shè)備類(lèi)規(guī)范作為該類(lèi)設(shè)備的主機(jī)驅(qū)動(dòng)框架。設(shè)備類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序使用相似的函數(shù)，處理不同設(shè)備間的通信，這樣使設(shè)備類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)可以脫離設(shè)備制造商。

　　USB驅(qū)動(dòng)程序模型一般分為五層(見(jiàn)圖5)。

　　圖5 USB驅(qū)動(dòng)程序模型

　　用戶端若要從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，將調(diào)用一個(gè)應(yīng)用程序接口API，如OpenFile，SiUSBXp.dll實(shí)現(xiàn)這個(gè)API?？偩€驅(qū)動(dòng)程序控制對(duì)總線上所有設(shè)備的訪問(wèn)。

　　本系統(tǒng)中，開(kāi)發(fā)USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工具使用了USBXpress Development Kit。主要函數(shù)如下：

　　S

　　I_Open()函數(shù);SI_Close()函數(shù);SI_Read函數(shù);SI_Write()函數(shù);SI_GetNumDevices()函數(shù);SI_CheckRXQueue()函數(shù)。