【正文】 現(xiàn)實(shí)的，而且在很多情況下，并不需要使用到這些特性。USBOTG并沒有影響外設(shè)到PC的連接能力和要求，而是為在PC機(jī)連接不可行或不能實(shí)現(xiàn)的情況下提供一個(gè)外設(shè)之間直接通信的解決方案。取得了滿意的效果。，他們使用相同的連接器與電纜。設(shè)備描述符與Device_Qualifier描述符中的字段數(shù)值，視所選擇的速度來做交替。，還增加了一些新的特性。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，各種描述符的每一個(gè)字段必須正確無誤，尤其是描述符的長度和類型，否則設(shè)備枚舉必將失敗。USB設(shè)備的每一個(gè)端點(diǎn)都有自己的描述符。一個(gè)設(shè)備可以有多個(gè)配置描述符。USB的描述符是通過Get Deseriptor來讀取的。一個(gè)描述符是具有一個(gè)確定格式的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表23 USB設(shè)備請(qǐng)求格式偏移量域大小值描述0bmRequestType1位圖請(qǐng)求特征： D7：傳輸方向 0=主機(jī)至設(shè) 1=設(shè)備至主D6..5：種類 0=標(biāo)準(zhǔn) 1=類 2=廠商 3=保留D4..0：接受者 0=設(shè)備 1=接口 2=端點(diǎn) 3=其他1bRequest1數(shù)值USB設(shè)備請(qǐng)求2wValue2值字長域，根據(jù)不同的請(qǐng)求含義改變4wIndex2索引和偏移字長域，根據(jù)不同的請(qǐng)求含義改變。如果全部的數(shù)據(jù)和CRC位被準(zhǔn)確無誤地收到，16位剩余將是1000000000001101B。生成多項(xiàng)式如下：G(X)=X5+X2+1 這個(gè)多項(xiàng)式的二進(jìn)制位組合是00101B。CRC校驗(yàn)：包括令牌校驗(yàn)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)。幀號(hào)域(Frame Number Field：幀號(hào)字段是一個(gè)11位的字段，主機(jī)每過一幀就將其內(nèi)容加一。規(guī)定端點(diǎn)域只能供IN、SETUP和OUT令牌的PID使用。端點(diǎn)域(ENDP)有4位，它使設(shè)備可以擁有幾個(gè)子通道，所有的設(shè)備必須支持一個(gè)控制端點(diǎn)0(end point 0)。表22 PID類型PID類型PID 名稱PID[3…0]說明 令牌 (Token)OUT0001b地址+端點(diǎn)號(hào)IN1001b地址+端點(diǎn)號(hào)SOF0101b幀標(biāo)志，表示幀標(biāo)號(hào)開始SETUP1101b地址+端點(diǎn)號(hào)數(shù)據(jù)（DATA）DATA00011b數(shù)據(jù)分組偶PIDDATA11011b數(shù)據(jù)分組奇PID 握手（Handsake）ACK0010b接收器接受到無誤的數(shù)據(jù)分組NAK1010b接受設(shè)備不能接受數(shù)據(jù)或發(fā)送設(shè)備不能發(fā)送的數(shù)據(jù)SALL1110b端點(diǎn)被靜止特殊PRE1100b主機(jī)發(fā)出低速通信的前導(dǎo)信號(hào)地址域(AddressField)：外設(shè)端點(diǎn)都是由地址域指明的，它包括兩個(gè)子域：地址域和端點(diǎn)域，外設(shè)必須解讀這兩個(gè)域，其中有任何一個(gè)不匹配，這個(gè)令牌就會(huì)被忽略。標(biāo)識(shí)域(PID Paeket Identifier Field)：是由一個(gè)4位的分組類型碼加上4位類型碼的反碼組成。在實(shí)際開發(fā)過程中，我們可以采用其中的一種或幾種方式來設(shè)計(jì)我們的系統(tǒng)。具有數(shù)據(jù)量小、非周期性、低頻率、延時(shí)一定等特點(diǎn)。塊傳輸主要用于完成主機(jī)和設(shè)備之間的大批量數(shù)據(jù)傳輸，這種傳輸方式可以利用任何可用的帶寬進(jìn)行傳輸，或可以延遲到有可利用的帶寬時(shí)再進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)。每一次傳輸是由事務(wù)(transaction)所組成，每一筆事務(wù)都是由信息包(packet)所組成，每一個(gè)信息包則是包含傳輸?shù)男畔?。USBD以I/O請(qǐng)求包(IRPS)的形式提供數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)架，它由通過特定管道(PIPE)傳輸數(shù)據(jù)的需求組成。UHCD實(shí)現(xiàn)了與USB主控制器通信和控制USB主控制器的一些細(xì)節(jié)，它對(duì)系統(tǒng)軟件的其它部分是隱蔽的。主控制器驅(qū)動(dòng)程序能夠更容易的將不同的主控制器設(shè)備影射到USB系統(tǒng)中，因此客戶可以在不知其設(shè)備連接在那個(gè)主控制器的情況下與設(shè)備相互作用。實(shí)箭頭表示主機(jī)上的實(shí)際通信，設(shè)備上的相應(yīng)接口根據(jù)不同的儀器而不同。(4) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。(3) 提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。在科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中，常常利用PC機(jī)或工控機(jī)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。在自動(dòng)飛行控制和航天器的遙測(cè)、遙控中以及在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)具有很重要的地位。因此，我們提出了基于USB總線接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。目前，支持的最高速度達(dá)到了480Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般并行總線的數(shù)據(jù)傳輸速度。1998年，在進(jìn)一步對(duì)以前版本的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述和擴(kuò)充的基礎(chǔ)上。4)有總線電源保護(hù)，系統(tǒng)連續(xù)3ms沒有總線活動(dòng)，USB自動(dòng)進(jìn)入刮起狀態(tài)。USB為接纜和連接頭提供了單一模型，解決了外設(shè)越來越多造成的插槽緊張問題。因此，我們能夠利用USB總線接口比較容易的實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)查顯示，70%的嚴(yán)重系統(tǒng)錯(cuò)誤和系統(tǒng)崩潰是由硬件沖突引起的。采用板卡不僅安裝麻煩，容易受機(jī)箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制不可能掛接很多設(shè)備。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料?，F(xiàn)在常用的采集方式是數(shù)據(jù)采集板卡，常用的有42485等總線板卡。這給編程者帶來了不便，同時(shí)消耗了PC的許多系統(tǒng)資源，使許多系統(tǒng)資源不可使用，并且產(chǎn)生了很多沖突，由此造成了很多問題。這些方法可以有效的減少總體成本，減少硬件沖突。所有USB設(shè)備支持熱拔插，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)配置，不再占用中斷資源或者DMA資源，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關(guān)設(shè)置。最快可以達(dá)到480Mbps，可以滿足高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求。在1996年，這是第一個(gè)為所有的USB產(chǎn)品提出設(shè)計(jì)請(qǐng)求的標(biāo)淮。尤其是Microsoft公司在其WIN98之后的操作系統(tǒng)中加強(qiáng)了對(duì)USB的系統(tǒng)支持后，USB總線迅速發(fā)展起來。但是USB接口在工業(yè)控制領(lǐng)域、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及只能儀器儀表中的應(yīng)用還不多見。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中經(jīng)常需要對(duì)一些物理量進(jìn)行采集，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是PC機(jī)的出現(xiàn)，大大地促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的程度，現(xiàn)在越來越多設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制和無人職守，而這一切又促進(jìn)了數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展。(2) 具體地從USB系統(tǒng)組成、USB的傳輸、USB的數(shù)據(jù)單元、USBOTG協(xié)議。最后，闡述了數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。其中USB系統(tǒng)軟件是由主控制器驅(qū)動(dòng)程序(HCD)、USB驅(qū)動(dòng)程序(USBD)和主機(jī)軟件組成。USB主控制器定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)硬件接口，以提供一個(gè)統(tǒng)一的主控制器可編程接口。USBD所實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確細(xì)節(jié)隨不同操作系統(tǒng)環(huán)境而有所不同，但USBD在不同操作系統(tǒng)環(huán)境下完成的是一樣的工作。 USB的數(shù)據(jù)傳輸方式雖然USB設(shè)備的軟硬件會(huì)自動(dòng)處理所有傳輸?shù)募?xì)節(jié)，但是如果想要設(shè)計(jì)USB設(shè)備，我們?nèi)匀恍枰獙?duì)接口的內(nèi)部工作原理有相當(dāng)程度的了解?？刂苽鬏斨饕糜诿?、控制、狀態(tài)操作(如獲取設(shè)備的設(shè)備描述符，設(shè)置設(shè)備的USB地址等，可以通過控制傳輸來定義自己對(duì)設(shè)備的控制操作，設(shè)置采樣參數(shù)、開始或停止采樣等)，是由主機(jī)軟件發(fā)起的請(qǐng)求/響應(yīng)通信過程，具有突發(fā)性、非周期性的特點(diǎn)，每個(gè)USB設(shè)備都必須有控制傳輸?shù)耐ǖ馈Ｖ袛鄠鬏斢脕硗瓿稍O(shè)備到主機(jī)的少量數(shù)據(jù)傳輸，它只支持設(shè)備到主機(jī)方向數(shù)據(jù)傳輸(中斷傳輸與我們平常說的“中斷”概念沒有任何聯(lián)系)，適用于人工輸入設(shè)備。這種傳輸類型保留了數(shù)據(jù)中時(shí)間壓縮的概念，但并不意味著這一類數(shù)據(jù)傳輸都是實(shí)時(shí)的。表21各種包的格式令牌包SYNCPIDADDR ENDPCRC5數(shù)據(jù)包PID DATACRC16握手包 PID幀開始PID幀標(biāo)號(hào)CRC5同步域(SYNC field)：所有的包都起始于同步域，它被用于本地時(shí)鐘與輸入信號(hào)的同步，并且在長度上定義為8位，SYNC的最后兩位作為一個(gè)記號(hào)，表明PID域(標(biāo)識(shí)域)的開始。 PID分組碼格式PID可以分成4個(gè)碼組：令牌、數(shù)據(jù)、握手和特定類型，如表22所列。0地址只能用于缺省值而不能分配作一般的地址。除了端點(diǎn)地址0之外，端點(diǎn)個(gè)數(shù)是由功能部件決定的。全速(Full speed)功能部件可以支持最多可達(dá)16個(gè)任何類型的端點(diǎn)。每個(gè)字節(jié)的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)位移出時(shí)都是最低位(Lsb)在前。(1)令牌CRC標(biāo)記使用了5位的CRC字段，它覆蓋了輸入，建立和輸出令牌的ADDR和ENDP字段，或SOF標(biāo)記的時(shí)間戳字段。產(chǎn)生的多項(xiàng)式是如下：G(X)=X16+X15+X2+1 這個(gè)多項(xiàng)式的二進(jìn)制位組合是1000000000000101B。USB設(shè)備的請(qǐng)求由8個(gè)字節(jié)組成，格式定義如表23所列。表24 USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00000000B00000001B00000010BCLEAR_FEATURE特性選擇符0接口號(hào)端點(diǎn)號(hào)0無10000000BGET_CONFIGURATION001配置值10000000BGET_DESCRIPOTR描述表種類和索引零或語言標(biāo)志描述表長描述表10000001BGET_INTERFACE0接口號(hào)1可選設(shè)置10000000B10000001B10000010BGET_STATUS00接口號(hào)端點(diǎn)號(hào)2設(shè)備，接口或端點(diǎn)狀態(tài)00000000BSET_ADDRESS設(shè)備地址00無00000000BSET_CONFIGURTION配置值00無00000000BSET_DESCRIPTO描述表0或語言標(biāo)志描述表長描述表00000000B00000001B00000010BSET_FEATURE描述表種類和索引0接口號(hào)端點(diǎn)號(hào)0無00000001BSET_INTERFACE可選設(shè)置接口號(hào)0無10000010BSYNCH_FRAME0端點(diǎn)號(hào)2幀標(biāo)號(hào) USB設(shè)備的描述符USB設(shè)備利用描述符來報(bào)告其屬性。標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備有5種USB描述符，分別是設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符和字符串描述符。配置描述符：定義了設(shè)備的配置信息，一個(gè)設(shè)備對(duì)它支持的每一種配置都有一個(gè)配置描述符，包括關(guān)于配置的一般信息，并且定義了當(dāng)使用這些配置時(shí)接口的數(shù)量。端點(diǎn)描述符：包括了端點(diǎn)所支持的傳