【正文】 識別以及握手鑒定，處理完畢后數(shù)據(jù)由模擬收 /發(fā)器通過 D+、 D發(fā)送至 PC。協(xié)議引擎部分的主要作用是操作控制管道 (端點 0)的消息流、 USB標準中相關內(nèi)容規(guī)定的最底層協(xié)議和數(shù)據(jù)接受與發(fā)送。本章為本設計下面內(nèi)容的展開奠定了基礎。 bRequest 表示USB 設備請求值，標準請求有 11 個命令。 但是只有類請求是不能滿足眾多 USB 廠商的需求的，所以， USB 協(xié)議允許一個供應商為它的設備自定義特殊的請求，此類請求稱為廠商請求。端點描述符由 7 個字節(jié)組成，分為 6 個字段。接口描述符由 9 個字節(jié)組成，分為 9 個字段。當主機請求獲取一個配置描述符的時候，與配置描述符相關的所有接口、端點描述符都會一并返回。各個描述符的樹狀結(jié)構(gòu)如圖 25 所示： 圖 25 描述符的樹狀結(jié)構(gòu) 設 備 描 述 符配 置 描 述 符 配 置 描 述 符 配 置 描 述 符接 口 描 述 符 接 口 描 述 符端 點描 述 符接 口 描 述 符端 點描 述 符端 點描 述 符端 點描 述 符端 點描 述 符端 點描 述 符— 第 9 頁 共 56 頁 — 設備描述符描述了一個 USB 設備的總體信息，它在枚舉過程中主機從設備讀取的第一個描述符。不同的描述符從不同的層級來表示設備的屬性。 ⑧ 掛起 為了節(jié)省電 源，當總線保持空閑狀態(tài)超過 3ms以后，設備驅(qū)動程序就會進入掛起狀態(tài)，在掛起狀態(tài)時，設備的消耗電流不超過 500181。 ④ 設備默認狀態(tài) 設備收到一個復位信號后，連接到主機的所有設備的地址為默認地址（ 00H），主機會首先發(fā)送一個獲取設備描述符的請求，設 備通過這個默認地址向主機發(fā)送第一次設備I N O U TD A T A 0 /D A T A 0I d leI d leT o k e nD a taH o s t F u n c tio n— 第 8 頁 共 56 頁 — 描述符。這個過程即稱為 USB 的總線枚舉。 USB 總線枚舉過程中， USB 設備需要經(jīng)歷后 4 種狀態(tài)。中斷傳輸必須在指定的時間內(nèi)完成，它一般應用于鼠標、鍵盤、游戲桿等 HID（ Human Interface Device）類設備以及集線器的狀態(tài)報表中。任何剩下的數(shù)據(jù)都作為剩余在最后的事務中被發(fā)送。 控制傳輸?shù)脑O置事務傳輸結(jié)構(gòu)如圖 21 所示： 圖 21 控制傳輸結(jié)構(gòu)示意圖 控制傳送的數(shù)據(jù)階段，由一個以上的輸入或輸出事務構(gòu)成，遵守和批處理傳送相同的協(xié)議規(guī)則。 USB 的傳輸結(jié)構(gòu) USB 的傳輸結(jié)構(gòu)描述的是各個類型 USB 傳輸?shù)臅r序、數(shù)據(jù)包和特征。 — 第 5 頁 共 56 頁 — ③ STALL：表示 3 種意義，即不支持的控制要求、控制要求失敗或端點失敗。 在控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸中都有一個相位是聯(lián)絡數(shù)據(jù)包，它包含的是聯(lián)絡信息。每一個傳輸類型的傳輸包括一個或多 個階段 (Stage)，一個階段即一種類型的事務。 不同的傳輸類型使用不同的管道，此外管道還可以被分為消息管道（ Message Pipe）和流管道（ Stream Pipe）消息管道是指具有某種 USB 定義格式的數(shù)據(jù)流，是雙向的管道；而流管道則是不具有 USB 定義格式的數(shù)據(jù)流，不具有雙向性?？刂贫它c是雙向傳輸數(shù)據(jù)，其他端點都是單向數(shù)據(jù)傳輸。通常情況下，設備端點是一個內(nèi)存區(qū)域，或者是控制芯片的一個緩存器，端點的作用是數(shù)據(jù)緩存。 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的目的在于為實驗室現(xiàn)有的一套頻率特性測試儀的改進做前期工作。以圖形的方式動態(tài)的顯示采樣數(shù)據(jù) 。此外還包括控制 ADC0809芯片完成對模擬信號的轉(zhuǎn)換代碼，以及 USB設備所需各種描述符的定義。采用常用的 AT89C51作為系統(tǒng)的 CPU: ADC0809芯片作為 AD轉(zhuǎn)換芯片。但隨著操作系統(tǒng)、硬件廠商對 USB的進一步支持，其在 PC外設方面的將大有可為。用戶可以直接使用這個總線電源。 5. 使用靈活 :USB支持三種類型的傳輸速率， 、 12Mb/s的全速傳輸和 480Mb/s的高速傳輸。并加載適合的驅(qū)動程序。與其他的老式 PC機接口相比， USB具有如下優(yōu)點： 1. 熱插拔 :用戶可以把 USB外設連接到一臺正在運行的 PC機上，操作系統(tǒng)能自動識別，并且用戶可 以立即使用，而不需要重新啟動。 USB串行總線優(yōu)勢 通用串行總線 USB( UniversalS erialB us)是 1995年康柏、微軟、 IBM,D EC等公司為解決傳統(tǒng)總線不足而推廣的一種新型的通信標準。并為后續(xù)的使用 USB總線對實驗室 現(xiàn)有的 “頻率特性測試系統(tǒng) ”改進作前期準備工作。價格昂貴 。其中控制器一般采用通用的單片機，包括 4位、 8位、 16位以至 32位的各類單片機 。 USB通訊技術的出現(xiàn)，使高傳輸速度、強糾錯能力、易擴展性、方便的即插即用，有機的結(jié)合在一起。現(xiàn)在通用的數(shù)據(jù)采集卡一般多是利用微機機箱 內(nèi)的 PCI插槽或 ISA插槽進行擴展。該系統(tǒng)用傳統(tǒng)的 USB 總線取代了 RS232 串行總線，通過對 USB 協(xié)議和設備構(gòu)架的 充分理解，對以單片機 89C51 和 USB 接口芯片 D12 為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和軟件編程，并在此設計的基礎上給出相應的原理圖。二是為用戶提供的以動態(tài)鏈接庫形式封裝的功能函數(shù) 。本論文所闡述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了集成了微處理器的 USB接口芯片 PDIUSBDI2來完成采樣控制并與 PC機應用程序完成系統(tǒng)通信功能 ,由應用程序完成用戶命令及數(shù)據(jù)的顯示。畢業(yè)設計選題較合適，系統(tǒng)設計方案較合理，畢業(yè)說明書書寫、編輯較規(guī)范，論述較充分、通順、清晰，圖表及文獻引用較為規(guī)范，反映了該生具有一定的分析問題、解決問題的能力，文獻資料檢索、利用和外文閱讀翻譯能力得以提高，較好地完成了畢業(yè)設計任務要求。硬件設計主要解 決了控制器與主機通信問題 ,數(shù)據(jù)采樣、模擬輸出、 I/O 擴展等電路設計以及它們之間的 接口。 隨著用戶對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的不斷提高 ,USB 接口以其簡單易用、速度快而被廣大 用戶所接受。 二、重點研究的問題： USB總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案選擇設計； 系統(tǒng)中 USB總線硬件與軟件系統(tǒng)的設計； 系統(tǒng)中 USB總線驅(qū)動程序系 統(tǒng)的設計； 三、進度安排 各階段完成的內(nèi)容 起止時間 1 資料檢索、查詢 2021年 2月 20 日 ～ 3月 5 日 2 系統(tǒng)總體方案構(gòu)思及設計 2021年 3月 6日 ～ 3月 20日 3 完成 USB總線數(shù)據(jù)采集方案選擇設計 2021年 3月 21日 ～ 4月 10日 4 完成 USB總線數(shù)據(jù)采集硬件設計； 2021年 4月 11 日 ～ 4月 25日 5 完成 USB總線數(shù)據(jù)采集軟件的設計 2021年 4月 26日 ～ 5月 10日 6 畢業(yè)設計說明書撰寫和 編輯 2021年 5月 11 日 ～ 5月 19日 7 交畢業(yè)設計說明書和圖紙，答辯準備 2021年 5月 20 日 ～ 5月 25 日 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 薛圓圓 編著 .USB應用開發(fā)技術大全 [M].北京 :人民郵電出版社， [2] 許永和，編著 .USB接口完全解決方案 [M].北京 :北京航空航天大學出版社， [3]李全利，遲榮強 編著 .單片機原理及接口技術 [M].北京 :高等教育出版社， [4]周立功編著 .PDIUSBDI2 USB固件編程與驅(qū)動開發(fā) [M].北京 :北京航空航天大學出版社， [5]邊海龍，賈少華編著 . [M].北京 :人民郵電出版社， [6]張弘編著 .USB接口設計 [M].西安 :西安電子科技大學出版社， [7]坎特編著 .Windows WDM設備 驅(qū)動程序開發(fā)指南 [M].孫義，馬莉波等譯 .北京 :機械工業(yè)出版社， [8]劉炳文，李鳳華編著 Visual Basic Win32 API程序設計 [M].北京 :清華大學出版社， [9]陳志強編著 .基于 [M].西安 :西安電子科技大學出版社， [10]Jan Axelson編著；陳逸等譯 .USB大全 [M].北京 :中國電力出版社， 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 2021183833 姓名 羅 杰 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書）題目： 基于 USB總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 ，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 、份量是否適當； 、科研、社會等實際相結(jié)合。 要求： 3000單詞，復印原稿與翻譯 (打印 )稿同冊裝訂。 綜 合 評 價 評閱人： 2021 年 6 月 日 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學 號： 2021183833 學生姓名： 羅 杰 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 56 頁 圖 表 3 張 論文（設計）題目： 基于 USB總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 內(nèi)容提要： 本文介紹了一種基于通用串行總線 USB(Universal Serial Bus)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 。該系統(tǒng)采用 USB 總線取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集總線 ， 通過對 USB 協(xié)議和設備構(gòu)架的理解 ,對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和軟件設計。 指導教師評語 羅杰同學在畢業(yè)設計中， 工作態(tài)度端正，能積極努力地學習與鉆研。隨著用戶對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的不斷提高 ,USB接口以其簡單易用、速度快而被廣大用戶所接受。軟件編程主要分為三部分 :一是為滿足獲得最大傳輸速率和運行效率的固件程序編程 。 關鍵詞 ： USB總線；單片機；數(shù)據(jù)采集；固件； Windows驅(qū)動程序模型；設備驅(qū)動程序 USB busbased data acquisition system design and implementation Abstract:This paper describes the design of a data acquisition system based on USB. With the advance of the clients requirement on data collection of a system, as a latemodel interface technology, USB is well accepted by vast clients because of its simplicity and high speed. The system using the USB interface chip with onchip microprocessor PDIUSBDI2controls the data acquisition process and municates with the puter. Through the manmachine interface clients can send mend and data can be printed. With good understanding of USB protocol and device truss, the system is design by using USB instead of other buses. The hardware design includes the munication between the controller and puter, the data acquisition part, analog output, I/O extension and the interface between them. The software program mainly includes th