基于AVR USB接口的溫度測(cè)量系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

0引言

近年來(lái)，隨著集成電路以及芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展，不同的USB通信芯片不斷涌現(xiàn)，目前典型的USB通信芯片有CH375、PDIUSBD12等，這些器件的特點(diǎn)是功能較為強(qiáng)大，但價(jià)格較高，很難在中低價(jià)位的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中使用。而AVR USB技術(shù)則是利用高性能的8位RISC架構(gòu)的AVR單片機(jī)的IO口來(lái)模擬USB的通信端口，并由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)USB通信協(xié)議，以將普通的AVR單片機(jī)模擬成一個(gè)USB低速設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)AVR單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信和控制。盡管這種方式只能實(shí)現(xiàn)低速傳輸，但對(duì)常用數(shù)據(jù)量不是十分巨大的系統(tǒng)而言，它已經(jīng)足夠使用了，且其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的串口傳輸速度，因而在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文便是利用AVR USB技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量和顯示功能。

1 系統(tǒng)下位機(jī)軟件流程

下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)可基于WINAVR編程環(huán)境，代碼則可利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。AVR單片機(jī)主要完成兩個(gè)功能：溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)傳送。溫度測(cè)量主要是對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，以確定溫度的離散數(shù)值。傳送數(shù)據(jù)則是將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)AVR所模擬的USB端口傳至PC端，以便PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和處理。其主要流程如圖1所示。

對(duì)于連續(xù)AD數(shù)據(jù)采集，可采用查詢(xún)法和中斷法，該程序中采用的是中斷法，即一次AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后便產(chǎn)生中斷。設(shè)計(jì)時(shí)可利用如下函數(shù)對(duì)電壓數(shù)值進(jìn)行采集：
首先定義全局變量Value，儲(chǔ)存所測(cè)量到的溫度數(shù)值，并將該值作為USB端口的發(fā)送數(shù)值。

使用AVRUSB前，通常都要通過(guò)調(diào)用初始化函數(shù)usbInit ()來(lái)對(duì)USB端口進(jìn)行初始化，調(diào)用該函數(shù)之前，考慮到該程序可能由其他程序段跳轉(zhuǎn)而來(lái)，因此，初始化之前，一般要將USB端口進(jìn)行重新復(fù)位，復(fù)位只需要將D-和D+端口的電平拉低即可，利用如下語(yǔ)句便可實(shí)現(xiàn)上述功能：

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