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RS 232接口轉(zhuǎn)USB接口的通訊方法

作者: 時間:2014-11-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2、設(shè)備要求

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/265778.htm

  在定義即將使用的微控制器時,必須說明一些通信要求,如:通信速率、頻率、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量等??紤]到IC卡門禁考勤系統(tǒng)有效的通信速率,可以把轉(zhuǎn)換器作為一個低速的設(shè)備使用,低速設(shè)備通信速度可以在10~100 Kb/s的范圍變化??紤]到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和傳輸?shù)念l率,此系統(tǒng)中使用中斷的傳輸類型,中斷傳輸可以在2個方向進行,但不能同時進行,這種類型的傳輸要求在規(guī)定的時間里完成相當(dāng)大數(shù)據(jù)量的傳輸任務(wù)。

  對于轉(zhuǎn)換模塊,它可以用于PC機的數(shù)據(jù)收發(fā),操作系統(tǒng)提供了HID驅(qū)動,允許使用中斷傳輸模式。對于低速設(shè)備的一個事務(wù),中斷傳輸最大的包容量是8字節(jié),如果需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)。則必須把它分割為很多事務(wù)。

  轉(zhuǎn)換模塊要定義的另一個特性是所需端點數(shù)。如上所述,端點是微控制器在通信過程中所用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。此系統(tǒng)中,該轉(zhuǎn)換器定義了2個端點:一個端點(端點0)用來控制傳輸,另一個端點是中斷輸入端點,定義為發(fā)數(shù)據(jù)給PC機。

  根據(jù)以上要求,通過研究比較現(xiàn)有的微控制器,考慮到如內(nèi)存空間、價格和開發(fā)包等因素,我們選用Cypress家族的一種8位RISC微控制器CY7C*XX/5XX.它使用哈佛總線結(jié)構(gòu),是對較高I/O要求的低速應(yīng)用設(shè)備的低價解決方案。

 

 

  圖2為IC卡門禁考勤系統(tǒng)通信實現(xiàn)硬件方框原理圖。

 四、軟件設(shè)計和執(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、端點中斷服務(wù)程序、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0中使用SetReport傳輸PC機欲送往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。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0中使用SetReport來完成的。主機先向門禁考勤系統(tǒng)請求發(fā)送數(shù)據(jù),設(shè)備響應(yīng)請求后,主機便開始執(zhí)行。當(dāng)有數(shù)據(jù)到達設(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)。一旦進入端點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1完成的。端點1配置為1個中斷輸入端點,當(dāng)有1個起始位到達引腳時,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)。同時該線程負責(zé)檢驗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)換模塊用于改進我們的IC卡門禁考勤系統(tǒng),使用效果良好。


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