基于PDIUSBD12的無線USB接口收發(fā)器的設(shè)計(jì)
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1引言
通用串行總線（Universal Serial Bus，USB）為個(gè)人計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備輸入輸出提供了新的接口標(biāo)準(zhǔn)。他使設(shè)備具有快速、熱插拔、即插即用、自動(dòng)配置的能力，并標(biāo)準(zhǔn)化了設(shè)備連接。同時(shí)，USB的級(jí)聯(lián)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅使得連接外部設(shè)備多達(dá)127個(gè)，還解決了資源沖突、中斷請(qǐng)求、直接數(shù)據(jù)通道等問題。傳統(tǒng)的收發(fā)器一般以RS232接口與PC機(jī)通信，其硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。如果改為USB接口，將使無線/有線收發(fā)器具備USB通信的諸多優(yōu)點(diǎn)。
PDIUSBD12是一個(gè)完全符合USB11規(guī)范，性能優(yōu)化的USB器件，通常用于基于微控制器的系統(tǒng)，并與微控制器通過高速通用并行接口進(jìn)行通信，也支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB接口。允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器。允許使用現(xiàn)存的體系結(jié)構(gòu)并使固件投資減到最小。這種靈活性減少了開發(fā)時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)和成本，是開發(fā)低成本且高效的USB外圍設(shè)備解決方案的一種最快途徑。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用TDX230RTMD電臺(tái)及配套天線，該產(chǎn)品可提供語音或數(shù)據(jù)信號(hào)的透明傳輸，能適應(yīng)各種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)通信方式，具有收發(fā)一體、安裝方便、使用簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，廣泛用于各種數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、控制系統(tǒng)之中。
結(jié)合上述兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種無線USB接口收發(fā)器，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的無線傳輸。
2硬件電路設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的無線USB接口收發(fā)器的硬件電路總體框圖如圖1所示。
Philips公司的PDIUSBD12芯片符合USB1.1規(guī)范，采用28腳SO或TSSOP封裝，可以在3.3±0.3 Ｖ或3.6～5.5 Ｖ兩種電壓下工作，內(nèi)部集成SIE、320 B的FIFO緩存、收發(fā)器以及電壓調(diào)整電路和終結(jié)電阻器，提供2 MB/s速率的并行接口，具有全自治本地DM A功能，芯片提供的多重中斷模式有利于批量和等時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模式。芯片還提供了可編程時(shí)鐘、上電復(fù)位和低電壓復(fù)位電路。芯片提供了雙倍的輸入輸出緩沖，在批量模式達(dá)到1MB/s數(shù)據(jù)傳輸率，同步模式也可達(dá)到1 MB/s數(shù)據(jù)傳輸率。
微控制器MCU采用Atmel公司的
圖2所示是采用了1個(gè)
3軟件部分設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分：一是USB設(shè)備端的單片機(jī)軟件，主要完成USB協(xié)議處理與數(shù)據(jù)交換，以及其他應(yīng)用功能程序。二是上位管理機(jī)端的程序，由USB通信程序和用戶服務(wù)程序通過USB通信程序與系統(tǒng)的設(shè)備接口通信，由系統(tǒng)完成USB協(xié)議的處理與數(shù)據(jù)傳輸。
3.1單片機(jī)方面軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)控制程序由三部分組成：初始化單片機(jī)和所有的外圍電路（包括PDIUSBD12）；主循環(huán)部分，其任務(wù)是可中斷的；讀寫中斷服務(wù)程序，其任務(wù)是對(duì)時(shí)間敏感的，必須馬上執(zhí)行。
單片機(jī)和PDIUSBD12通信主要是靠單片機(jī)給PDIUSBD12發(fā)命令和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的。PDIUSBD12的命令字可以分為三種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字。PDIUSBD12給出了各種命令的代碼和地址，單片機(jī)先給PDIUSBD12的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送和讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以編寫不同功能的函數(shù)，用函數(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)命令，之后直接調(diào)用函數(shù)即可。
后臺(tái)D12中斷服務(wù)程序和模塊式無線數(shù)傳收發(fā)模塊中斷服務(wù)程序與前臺(tái)主循環(huán)程序之間的數(shù)據(jù)交換，通過事件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。后臺(tái)中斷服務(wù)程序由中斷觸發(fā)，通過標(biāo)志位與主模塊通信。主模塊循環(huán)掃描各標(biāo)志位，對(duì)相應(yīng)的標(biāo)志位做出處理。例如，模塊式無線數(shù)傳收發(fā)模塊接收到有效數(shù)據(jù)后，送入串口觸發(fā)串口中斷，進(jìn)入模塊式無線數(shù)傳收發(fā)模塊中斷服務(wù)程序，將數(shù)據(jù)接收后放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后設(shè)置UART_DATA標(biāo)志，退出子模塊。主模塊查詢到UART_DATA被置位，則調(diào)用writendpoint（）程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)往PC。
根據(jù)USB協(xié)議，任何傳輸都是由主機(jī)開始的，這樣
3.2主機(jī)方面軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)的程序主要調(diào)用4個(gè)API函數(shù)。根據(jù)上位機(jī)對(duì)USB端口的使用情況，用Delphi調(diào)用這4個(gè)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)USB端口的操作。
Philips為用戶提供了D12的驅(qū)動(dòng)程序，但是用戶需要根據(jù)自己的要求更改inf文件，然后在Windows DDK中重新編譯連接生成新的驅(qū)動(dòng)程序，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
在編寫主機(jī)應(yīng)用程序時(shí)要注意對(duì)主終端的操作，應(yīng)該在程序中將數(shù)據(jù)緩存加大，Philips提供的驅(qū)動(dòng)程序支持64 B~64 kB的緩存，這樣可以有效減少設(shè)備和主機(jī)的握手時(shí)間，提高傳輸速度。程序編譯時(shí)，需要注意保持編譯的路徑。
4結(jié)語
本文結(jié)合USB接口和無線通信兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在多點(diǎn)測(cè)溫控制系統(tǒng)中，為PC和智能儀器之間提供了一種快速方便的數(shù)據(jù)交換方式。
采用對(duì)單片微處理器直接擴(kuò)展USB接口技術(shù)，連接簡(jiǎn)單，控制方便。隨著USB技術(shù)的不斷發(fā)展，USB也會(huì)和串口一樣獲得廣泛的應(yīng)用。
評(píng)論