基于ATmega128和CH374的USB接口設(shè)計(jì)
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2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件開發(fā)采用ATMEL公司的AVR STUDIO 3．53集成開發(fā)環(huán)境，包括：AVR ASSEMBLER編譯器、AVR STUDIO調(diào)試功能、AVR PROG串行、并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設(shè)計(jì)采用的是JTAG ICE仿真調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)主要包括固件程序設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)3個(gè)部分。
2．1 固件程序設(shè)計(jì)
CH374內(nèi)置了USB通信中的底層協(xié)議，因此單片機(jī)程序非常簡潔。在外置固件模式下，在完成CH374的初始化工作后，由外部單片機(jī)根據(jù)需要自行處理各種USB請求，從而完成USB總線連接過程。初始化CH374主要完成USB設(shè)備的枚舉，CH374初始化程序的程序如下：
void CH374_PORT_INIT() ／*進(jìn)行初始化*／
{ unsigned char i；
PORTB |=0x03；／*禁止SPI片選，設(shè)置SCS#默認(rèn)為高電平*／
DDRB |=0x07；／*設(shè)置SCS#，SCK，SDI為輸出*／
DDRB＆=0x08；／*SDO輸入*／
SPCR=0x5C；／*設(shè)置SPI模式3*／
CH374_DAT_PORT=1；／*設(shè)置為使用外置固件的USB設(shè)備方式*／／*下述啟用中斷，CH374連接在INT0*／
IT0=0；／*置外部信號(hào)為低電平觸發(fā)*／
IE0=0；／*清中斷標(biāo)志*／
EX0=1；／*允許CH374中斷*／
}
2．2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
CH374在計(jì)算機(jī)端提供了應(yīng)用層接口，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。應(yīng)用層接口是由CH374動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應(yīng)用的API，包括設(shè)備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API和中斷處理API。
設(shè)備管理API主要包括：1)打開、關(guān)閉設(shè)備；2)獲取USB設(shè)備，配置描述符；3)復(fù)位USB設(shè)備。
數(shù)據(jù)傳輸API主要包括：1)讀取數(shù)據(jù)塊；2)寫出數(shù)據(jù)塊。
中斷處理API主要包括：1)讀取中斷數(shù)據(jù)；2)設(shè)定中斷服務(wù)程序。
使用這些API函數(shù)，可以很容易地開發(fā)出與硬件電路相配套的應(yīng)用軟件，CH374與計(jì)算機(jī)連接的上位機(jī)總體程序流程圖如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/149575.htm
2．3 USB驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
USB驅(qū)動(dòng)程序可以采用WDM(Windows Driver Mode)模式設(shè)計(jì)。WDM驅(qū)動(dòng)程序采用靈活的分層驅(qū)動(dòng)方法，在用戶和物理設(shè)備之間存在著幾個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)程序?qū)哟危腋鲗由系腤DM驅(qū)動(dòng)程序具有不同優(yōu)先級(jí)。利用WDM設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序可根據(jù)用戶的需要調(diào)整，靈活性好，但需要了解操作系統(tǒng)原理及相關(guān)硬件工作細(xì)節(jié)，而且工作量較大。所以，USB驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)采用CH374芯片廠家提供的通用驅(qū)動(dòng)程序，直接下載后安裝即可，大大降低了開發(fā)的難度。
3 應(yīng)用結(jié)果
文中所設(shè)計(jì)的USB接口在1kW碟式斯特林太陽能熱發(fā)電裝置中得到了應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。該發(fā)電裝置對太陽的跟蹤采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡法，所需要的太陽赤緯度角δ、緯度角δ和時(shí)角δ由計(jì)算機(jī)通過USB接口芯片CH374寫入ATmega128單片機(jī)，然后單片機(jī)通過一套計(jì)算公式計(jì)算出太陽的位置，即實(shí)際時(shí)刻太陽所在高度角和方位角，輸出一定的脈沖數(shù)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電裝置轉(zhuǎn)到要求的位置，實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤。同時(shí)，通過CH374把整個(gè)發(fā)電裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)顯示，以便實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，為今后在25 kW碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的研制打下基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，該USB接口工作穩(wěn)定、可靠，成本較低，完全能夠滿足碟式斯特林太陽能熱發(fā)電裝置的控制指標(biāo)要求，取得了良好的應(yīng)用效果。
4 結(jié)束語
以ATmega128和CH374為核心，通過SPI串口通訊方式設(shè)計(jì)了一款USB接口，系統(tǒng)硬件簡單，不需要編寫復(fù)雜的USB驅(qū)動(dòng)程序，利用其動(dòng)態(tài)鏈接庫即可實(shí)現(xiàn)USB與PC的通信，研發(fā)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)在實(shí)際項(xiàng)目中投入了使用，效果良好，具有一定的設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
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