基于ATmega128和CH374的USB接口的軟硬件設計
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2.2 應用程序設計
CH374在計算機端提供了應用層接口，應用程序的設計可根據(jù)用戶的需求進行適當調整。應用層接口是由CH374動態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應用的API,包括設備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API和中斷處理API。
設備管理API主要包括：1）打開、關閉設備；2）獲取USB設備，配置描述符；3）復位USB設備。
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）設定中斷服務程序。
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用軟件，CH374與計算機連接的上位機總體程序流程圖如圖3所示。
圖3 上位機總體程序流程圖
2.3 USB驅動程序設計
USB驅動程序可以采用WDM（Windows Driver Mode）模式設計。WDM驅動程序采用靈活的分層驅動方法，在用戶和物理設備之間存在著幾個不同的驅動程序層次，且各層上的WDM驅動程序具有不同優(yōu)先級。利用WDM設計的驅動程序可根據(jù)用戶的需要調整，靈活性好，但需要了解操作系統(tǒng)原理及相關硬件工作細節(jié)，而且工作量較大。所以，USB驅動程序設計采用CH374芯片廠家提供的通用驅動程序，直接下載后安裝即可，大大降低了開發(fā)的難度。
3 應用結果
文中所設計的USB接口在1kW碟式斯特林太陽能熱發(fā)電裝置中得到了應用，實現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤，系統(tǒng)結構如圖4所示。該發(fā)電裝置對太陽的跟蹤采用視日運動軌跡法，所需要的太陽赤緯度角δ、緯度角δ和時角δ由計算機通過USB接口芯片CH374寫入ATmega128單片機，然后單片機通過一套計算公式計算出太陽的位置，即實際時刻太陽所在高度角和方位角，輸出一定的脈沖數(shù)，驅動伺服電機轉動，使發(fā)電裝置轉到要求的位置，實現(xiàn)對太陽的跟蹤。同時，通過CH374把整個發(fā)電裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)給計算機，在計算機顯示，以便實現(xiàn)人機對話，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。實踐證明，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)電裝置的控制指標要求，取得了良好的應用效果。
圖4 1kW碟式斯特林太陽跟蹤系統(tǒng)結構圖
4 結束語
以ATmega128和CH374為核心，通過SPI串口通訊方式設計了一款USB接口，系統(tǒng)硬件簡單，不需要編寫復雜的USB驅動程序，利用其動態(tài)鏈接庫即可實現(xiàn)USB與PC的通信，研發(fā)簡單，易于實現(xiàn)。該設計在實際項目中投入了使用，效果良好，具有一定的設計參考價值。
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