基于PIC單片機的USB接口設(shè)計
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微芯公司提供了一系列的USB寄存器，使用這些寄存器可以完成USB通信。大多數(shù)的USB通信都是通過中斷來完成的，在USB中斷服務(wù)程序內(nèi)，要實現(xiàn)輸入／輸出接口，允許大多數(shù)的USB程序在后臺完成。從應(yīng)用的觀點來看，枚舉過程和數(shù)據(jù)通信的發(fā)生好像沒有聯(lián)系。
對于單片機控制程序，目前沒有任何廠商提供自動生成固件(firmware)的工具，因此所有程序都要由自己手工編制。由于USB協(xié)議的復(fù)雜性，并且考慮 到廣大客戶的需求，因此，Microchip公司在推出PIC18F4550系列芯片時，提供了面向不同客戶群的DEMO程序，這就大大減輕了系統(tǒng)開發(fā)人員的負擔(dān)，同時縮短了開發(fā)周期。本系統(tǒng)的設(shè)計就是在Microchip公司提供的DEMO程序的基礎(chǔ)上，進行必要的修改來完成的。本設(shè)計的具體固件主要由以下8個文件組成。
?、?main.c：系統(tǒng)的主程序，包括InitializeSystem()和USBTasks(void)兩個子程序，主要完成系統(tǒng)的初始化以及其他各種子程序的調(diào)用。
?、?usb9.c：實現(xiàn)的是USB協(xié)議第9章的功能，包括枚舉總線的接口和核心功能，以及USB的中斷服務(wù)程序。它處理由USB用戶所產(chǎn)生的所有的中斷。在這個程序中，主要實現(xiàn)對描述符的枚舉以及休眠、復(fù)位功能，主要包括USBCheckStdRequest(void)、USBStdGetDscHandler(void)和USBStdFeatureReqHandler(void)等5個子程序。
③ usbctrltrf.c：主要實現(xiàn)USB控制傳輸所需的各種功能，主要由USBCtrlTrfSetupHandler(void)、USBCtr-lEPServiceComplete(void)和USBPrepareForNextSetup-Trf(void)等8個子程序組成。
?、?usbdrv.c：主要實現(xiàn)與USB驅(qū)動相關(guān)的功能，包括檢查總線狀態(tài)、USB模塊使能、USB模塊掛起、遠程喚醒等功能；主要由USBSuspend(void)、USBModuleEnable(void)、USBSoftDetach(void)和USBDriverService(void)等12個子程序組成。
?、?usbdsc.c：主要是對該系統(tǒng)的描述，包括廠商、產(chǎn)品號等的描述。
?、?usbgen.c：對USB設(shè)備類的配置(在這里把它配置為通用USB類)，主要包括USB通用類的初始化端點和讀寫，由USBGenInitEP(void)、USBGenRead(byte*buffer，byte len)和USBGenWrite(byte*buffer，bytelen)三個子程序組成。
⑦ usbmmap.c：主要用于檢查USB在通信過程中，端點號與BDT(緩沖器描述符表)之間的匹配。
⑧ user.c：直接面向用戶的應(yīng)用程序，可以幫助用戶完成自己的初始化配置、處理數(shù)據(jù)的讀／寫、I／O口的處理，設(shè)備的請求等。本設(shè)計中下位機的大部分功能都是由這個程序來實現(xiàn)的，比如A／D轉(zhuǎn)換及其數(shù)據(jù)的讀取、1MHz的PWM波形產(chǎn)生等。它主要包括UserInit(void)、BlinkUSBStatus(void)、ServiceRequests(void)、ProcessIO(void)、ResetTempLog(void)和ReadPOT(void)六個子程序。
2.5 PC機軟件編程
要編寫PC機上的軟件，可以利用Microchip公司提供的開發(fā)工具包。該工具包是一個安裝程序，安裝后可以在安裝目錄下找到USB通用的驅(qū)動程序、用Borland C編寫的應(yīng)用程序、一些固件代碼，以及編寫應(yīng)用程序所需的API函數(shù)等。對于一般的應(yīng)用，驅(qū)動程序可以直接使用，無需重編。在編程中主要用到以下7個API函數(shù)：MPUSBGetDLL Version()，返回DLL的版本號；MPUSB-GetDeviceCount()，返回連接沒備的數(shù)目；MPUSBOpen()，返回指定pVID_PID和pEP的USB設(shè)備端點的句柄，返回的是一個端點句柄；MPUSBRead()，從IN端點讀取數(shù)據(jù)并填入緩沖區(qū)；MPUSBWrite()，對一個OUT端點寫入數(shù)據(jù)并使用pData緩沖區(qū)；MPUSBReadInt()，從Inter-rupt IN端點讀取數(shù)據(jù)并填人緩沖區(qū)；MPUSBClose()，關(guān)閉一個端點的句柄。因為Microchip公司提供的MPUS-BAPI.DLL源程序是用Borland C編寫的，這一程序無法在VC環(huán)境下編譯，所以也不能產(chǎn)生隱式調(diào)用所需的.LIB文件，因此本設(shè)計在使用DLL時用的是顯式鏈接。
PC機的軟件部分主要用于實現(xiàn)上位機同下位機之間的USB通信，光柵位移傳感器位移信號的細分和顯示等功能。實現(xiàn)這一功能的方法有很多種，比如采用簡單的VB、數(shù)據(jù)處理能力很強的Delphi，或國內(nèi)外廣泛采用的Borland C和VC等。為了下一步的軟件開發(fā)以及與廠家的其他軟件接口，本系統(tǒng)上位機的軟件部分采用VC++6.0來實現(xiàn)。圖3是PC機軟件部分的流程圖。
3 結(jié) 語
選擇何種芯片來設(shè)計嵌入式系統(tǒng)，需要根據(jù)系統(tǒng)的需求、設(shè)計的難易程度和性價比等幾個方面來考慮。Micro-chip公司為PIC18F4550系列單片機提供通用的驅(qū)動程序、API函數(shù)、DEMO板和一系列范例程序等。其中，一些固件的端點與PC機通信的子程序可以直接調(diào)用，而不需要重寫，從而大大提高了開發(fā)效率，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，這勢必會導(dǎo)致該系列單片機會很快占據(jù)一部分USB接口市場。正是由于USB的諸多優(yōu)點和光柵位移傳感器有著很多其他位移傳感器無法比擬的優(yōu)點，因此，本設(shè)計的應(yīng)用也將會越來越廣泛。
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