RS232轉(zhuǎn)USB接口的通訊模塊設(shè)計(jì)

圖2為IC卡門禁考勤系統(tǒng)USB通信實(shí)現(xiàn)硬件方框原理圖.

四、軟件設(shè)計(jì)和執(zhí)行

　　系統(tǒng)軟件由6部分組成:定義描述符、設(shè)備檢測和列舉、端點(diǎn)中斷服務(wù)程序、USB數(shù)據(jù)交換模塊、串行口數(shù)據(jù)交換模塊、USB/Serial模塊接口. 下面簡要描述其中部分模塊程序的功能和實(shí)現(xiàn)思想.

1、描述符定義

　　描述符是數(shù)據(jù)結(jié)果或信息的格式化塊,它可以使主機(jī)知道這個設(shè)備.每個描述符包含了這個設(shè)備整體的信息或者某個元素的信息.所有的USB外設(shè)必須響應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)的USB描述符的請求.

該系統(tǒng)中使用了1個接口和2個終端(控制和中斷輸入).由于受Win98的限制還不能使用中斷輸出終端,因此為了解決這個問題,我們通過在端點(diǎn)0中使用SetReport傳輸PC機(jī)欲送往IC卡門禁考勤設(shè)備的數(shù) 據(jù).

　　數(shù)據(jù)接收是在Output Reports中完成的.它根據(jù)送往IC卡門禁考勤設(shè)備最大的數(shù)據(jù)量,系統(tǒng)定義為16K個8位域.發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)是在輸入報告中完成的,它是8K個8位域.

2、設(shè)備檢測和列舉

　　當(dāng)1個USB人機(jī)接口類(HID)設(shè)備第一次連接到總線,它將被總線供電但仍然非功能性等待1個總線 復(fù)位.D-端的上拉電阻通知Hub連接上了新的設(shè)備,主機(jī)也同時知道了新連接的USB設(shè)備,并將它復(fù) 位.緊跟輸入包之后,主機(jī)發(fā)送1個配置包,從缺省地址0處讀取設(shè)備描述符.讀到描述符后,主機(jī) 將分配一個新的地址給設(shè)備,并繼續(xù)查詢關(guān)于設(shè)備描述、配置描述、人機(jī)報告描述的信息,設(shè)備將 開始對新分配的地址作出反應(yīng).根據(jù)從設(shè)備處返回的信息,主機(jī)知道了被設(shè)備支持的數(shù)據(jù)終端的數(shù) 量,完成列舉過程.列舉結(jié)束后,Windows將把新的設(shè)備加入到控制面板的設(shè)備管理器中顯示.

為此,在微控制器中必須寫入訪問描述符的代碼,這樣便于對主機(jī)在列舉設(shè)備時發(fā)送的請求作出有 效的辨識和響應(yīng).在設(shè)備方面需要創(chuàng)建一個INF文件,使Windows能夠辨識設(shè)備,并且為設(shè)備找到其 驅(qū)動.由于操作系統(tǒng)提供了簡單的INF文件,因此,開發(fā)中只需要編寫寫入到微控制器中的程序.

3、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到門禁考勤系統(tǒng)是通過控制端點(diǎn)0中使用SetReport來完成的.主機(jī)先向門禁考勤系統(tǒng)請求 發(fā)送數(shù)據(jù),設(shè)備響應(yīng)請求后,主機(jī)便開始執(zhí)行. 當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)設(shè)備的終端0時,將對設(shè)備產(chǎn)生一個 中斷.此時,相應(yīng)的中斷服務(wù)程序便將數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)緩沖區(qū).一旦進(jìn)入端點(diǎn)0的中斷服務(wù)程序,所 有的中斷必須關(guān)閉,確保能夠正確地復(fù)制數(shù)據(jù).

　　微處理器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)編程為可以接收64個字節(jié),這個值是存放在設(shè)置包的包頭請求信息中.從主機(jī)處接收到的最大包大小,是根據(jù)它將發(fā)送給門禁考勤系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)量來決定的.

　　系統(tǒng)還使用了Put_command線程,通過1個 I/O端口引腳,向門禁考勤系統(tǒng)串口發(fā)送數(shù)據(jù).在執(zhí)行此線程時,根據(jù)串口通信協(xié)議插入了起始位、停止位以及相應(yīng)的延時.

　　從門禁考勤系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的過程是利用端點(diǎn)1完成的.端點(diǎn)1配置為1個中斷輸入端點(diǎn),當(dāng)有1個起始 位到達(dá)引腳時,GPIO中斷必須打開,并關(guān)閉所有其它類型中斷.設(shè)計(jì)中通過使用1個Get_Serial線 程來收集I/O引腳發(fā)出的串行數(shù)據(jù),并把它存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū).同時該線程負(fù)責(zé)檢驗(yàn)接收到的起始位 和停止位的正確性.當(dāng)收到8個字節(jié)時,將接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)復(fù)制到終端1的緩沖區(qū),并且允許微 處理器響應(yīng)中斷輸入請求.

　　考慮到一般串行口的有效波特率的范圍在300~19 200 bps,我們按處于最大波特率19 200 bps的情況來考慮,傳輸1個字符需要時間接近0.75ms;而1個輸入中斷大約每10 ms送1個8字節(jié)的數(shù)據(jù)包, 因此,設(shè)計(jì)1個128字節(jié)的快速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)便可以保證不會丟失數(shù)據(jù).

　　RS-232-USB接口轉(zhuǎn)換模塊用于改進(jìn)我們的IC卡門禁考勤系統(tǒng),使用效果良好.