基于AVR VUSB技術(shù)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計
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圖3 電壓電流放大電路。
1.3 VUSB接口
VUSB是用普通的通用AVR單片機(jī)，配以較高頻率的晶振（12MHz或16MHz），模擬產(chǎn)生USB所需信號，從而模擬出標(biāo)準(zhǔn)的USB HID設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤、簡單通信）的解決方案，構(gòu)成一個低成本的USB設(shè)備。USB共有4根線，2根5V電源，兩根差分信號線D+、D-.由于是低速設(shè)備，D-必須要有1.5kΩ的上拉電阻。
VUSB接口電路如圖4所示，單片機(jī)的PD1和PD2通過68Ω的限流電阻分別接入標(biāo)準(zhǔn)USB接口的D-、D+.
需要注意的是D+必須接上單片機(jī)的外部中斷0管腳，在此為了簡化連接直接將PD2（INT0）接入作為其中的一根信號線使用。由于USB信號線的電壓最大為3.6V,所以在D-和D+上分別并接了一個3.6V的穩(wěn)壓二極管。
圖4 VUSB接口電路。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計包括下位機(jī)和上位機(jī)2部分。下位機(jī)主要負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的設(shè)置電壓值，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換后輸入到MAX522,從而輸出設(shè)置電壓。上位機(jī)則通過VUSB與下位機(jī)連接，并通過模擬的USB協(xié)議向下位機(jī)寫入數(shù)據(jù)。
2.1 下位機(jī)軟件
下位機(jī)軟件流程圖如圖5所示。其中設(shè)備初始化包括單片機(jī)端口初始化、DAC初始化及VUSB端口初始化。在初始化之后，程序進(jìn)入主循環(huán)，在其中加入了USB輪詢函數(shù)usbPoll（），用來偵測USB事件。一旦偵測到上位機(jī)有USB通信請求時，usbdrv就會調(diào)用usbFunctionSetup（）函數(shù)來處理請求。在此請求函數(shù)中接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后寫入MAX522數(shù)據(jù)端口，啟動DAC輸出電壓。
圖5 下位機(jī)軟件流程。
設(shè)計中需注意以下幾點：
1）單片機(jī)方面的VUSB 底層驅(qū)動函數(shù)使用AVRUSB,最新版本的AVR-USB為C語言編寫并有詳細(xì)的注釋。開發(fā)平臺為WinAVR.GCC項目文件夾中需包含驅(qū)動文件（usbdrv文件夾），并對usbconfig.h中的部分宏定義做一些修改。
#define USB_CFG_IOPORTNAME D//這個接口連接USB總線。當(dāng)配置為"D"時，寄存器PORTD,PIND and DDRD將有效。
#define USB_CFG_DMINUS_BIT 1//位配置，是在USB_CFG_IOPORT 中連接USB D-的線。可以配置為接口的任何位。
#define USB_CFG_DPLUS_BIT 2//位配置，是在USB_CFG_IOPORT 中連接USB D+的線。也可以連接到任意口，但是注意D+一定要連接都中斷口INT0
2）單片機(jī)在接收到讀取數(shù)據(jù)命令時會自動調(diào)用usbFunctionSetup（uchar data[8]），在函數(shù)內(nèi)把全局指針*usbMsgPtr指向所要發(fā)送的數(shù)據(jù)首地址，然后返回（函數(shù)返回值）所發(fā)送數(shù)據(jù)的長度就可以了。由于采用的是命令包方式傳輸數(shù)據(jù)，每次只能接收4個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，存儲在data[2]~data[4]中。
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