基于DSP和專用接口芯片的USB實(shí)現(xiàn)方案

　　中斷處理程序
　　中斷處理程序是整個(gè)固件程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。將DSP設(shè)置為下降沿觸發(fā)，當(dāng)PDIUSBD12接收到主機(jī)發(fā)送的信息包時(shí)，觸發(fā)DSP進(jìn)入中斷。首先通過讀取PDIUSBD12的中斷寄存器判斷所發(fā)生中斷的類型，然后根據(jù)具體的中斷類型進(jìn)入相應(yīng)的處理子程序。中斷處理程序流程圖如圖3所示。

　　標(biāo)準(zhǔn)請求處理程序
　　USB協(xié)議中規(guī)定了11條所有USB設(shè)備都必須支持的標(biāo)準(zhǔn)請求，這些請求都是通過端點(diǎn)0發(fā)送的。標(biāo)準(zhǔn)請求處理程序?qū)χ鳈C(jī)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)請求進(jìn)行響應(yīng)，獲取設(shè)備的性能及狀態(tài)，并給設(shè)備分配地址且進(jìn)行相應(yīng)配置，最終完成枚舉過程。

　　硬件接口及PDIUSBD12命令操作程序
　　硬件接口程序集成了DSP對PDIUSBD12的讀寫操作，是整個(gè)固件程序中最底層也是使用最頻繁的部分，將它獨(dú)立成一個(gè)模塊編寫極大地方便了程序在不同硬件平臺(tái)上的移植。值得注意的是：PDIUSBD12要求數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)建立時(shí)間和保持時(shí)間必須大于40nS，因此編程時(shí)需要插入至少4個(gè)軟件等待狀態(tài)。另外，因?yàn)镻DIUSBD12的最小讀寫周期為500nS，所以在每次對其進(jìn)行讀寫操作后必須增加適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。

　　數(shù)據(jù)發(fā)送及接收程序
　　當(dāng)用戶通過主機(jī)端應(yīng)用程序向設(shè)備索要數(shù)據(jù)時(shí)，DSP調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送子程序完成數(shù)據(jù)發(fā)送，針對發(fā)送數(shù)據(jù)量的大小，可以選擇使用端點(diǎn)1或者端點(diǎn)2完成。對于主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的接收，在端點(diǎn)0及端點(diǎn)1的IN中斷子程序中即可完成。發(fā)送數(shù)據(jù)子程序如下：


 
　　調(diào)試
　　固件程序?qū)r(shí)間敏感，所以編程時(shí)要特別注意時(shí)序問題。由于USB枚舉過程很快，如果連續(xù)三次接收不到應(yīng)答包就結(jié)束枚舉，所以調(diào)試時(shí)要注意不能采用CCS的單步調(diào)試，可以采用斷點(diǎn)調(diào)試。調(diào)試過程之初經(jīng)常會(huì)遇到的一種狀況是指示燈閃爍三次以后熄滅，這說明主機(jī)檢測到了設(shè)備連接，但無法和設(shè)備進(jìn)行對話來了解設(shè)備的信息。這表明固件程序還沒有開始正常工作，需仔細(xì)檢查程序中的錯(cuò)誤之處。

　　調(diào)試過程之初，可以使用以下兩種方法檢測硬件連接是否正確：

　　1. 使用命令字FDh讀取PDIUSBD12的ID號(hào)，正常狀態(tài)下讀出的兩個(gè)字節(jié)應(yīng)該為12H和10H。

　　2. 通過設(shè)置PDIUSBD12工作模式，改變輸出時(shí)鐘頻率。在CLKout引腳測量輸出波形，觀察是否與設(shè)置值相符。
若以上兩條滿足，則說明硬件連接基本沒有問題。

　　PC端軟件
　　PC端軟件包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序兩部分。

　　系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序是基于WDM (Windows Driver Model) 驅(qū)動(dòng)程序模型設(shè)計(jì)的，包括四個(gè)模塊：初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊和I/O功能模塊。本設(shè)計(jì)選用輔助工具DriverStudio，它能很好地和DDK結(jié)合，編程思路也比較清晰。首先使用驅(qū)動(dòng)向?qū)В―riverWizard）建立項(xiàng)目，設(shè)置驅(qū)動(dòng)程序類型，設(shè)置USB設(shè)備的VID（Vendor ID）和PID（Product ID）及其各端點(diǎn)的屬性。給端點(diǎn)2增加讀寫函數(shù)代碼。這樣就創(chuàng)建了一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的總體框架。再對生成的代碼進(jìn)行修改編譯和測試，完成USB驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。

　　應(yīng)用程序是為了實(shí)現(xiàn)用戶和設(shè)備的接口，基本功能包括檢測USB設(shè)備、開啟或閉合USB設(shè)備、設(shè)置USB數(shù)據(jù)傳輸管道、實(shí)時(shí)從USB接口采集數(shù)據(jù)以及顯示數(shù)據(jù)等。程序使用VC++編寫，調(diào)用Win32的應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的通信。使用PHILIPS公司提供的EasyD12.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫可以使開發(fā)過程更加輕松快捷。

結(jié)束語

　　系統(tǒng)測試結(jié)果表明：主機(jī)與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸平均速率達(dá)到130kb/s，完全可以滿足一般測量儀器的需要。此項(xiàng)接口設(shè)計(jì)方案具有良好的可移植性，針對不同的硬件平臺(tái)僅需做少許修改即可應(yīng)用。隨著USB技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，USB2.0和USB OTG規(guī)范的推出以及無線USB的出現(xiàn)，USB儀器將成為測量儀器的發(fā)展方向，并推動(dòng)傳統(tǒng)儀器向小型化和微型化方向發(fā)展。