【正文】 最上層就是 USB設(shè)備所提 供的功能，比如鼠標(biāo)或鍵盤等。 (hot plug)和 PNP(PlugandPlay)， 也就是說在不關(guān)閉 PC 的情況下可以安全的插上和斷開 USB設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)動(dòng) 態(tài)地檢測(cè)外設(shè)的插拔，并且動(dòng)態(tài)地加載驅(qū)動(dòng)程序。 12Mbps的速率和低速 ， 480Mbps的高速傳輸速率。 傳輸方式 USB有四種的傳輸方式：控制 (Control)、同步 (isochronous)、中斷 (interrupt)、大量 (bulk)。 USB系統(tǒng)軟件用來主要進(jìn)行查詢、配置和給 USB設(shè)備發(fā)送通用的命令。它被用 于時(shí)間嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳輸率的即時(shí)應(yīng)用中。 (interrupt)方式：傳輸中斷方式傳輸主要用于定時(shí)查詢?cè)O(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳輸，設(shè)備的端點(diǎn)模式器的結(jié)構(gòu)決定了它的查詢頻率，從 1到 255ms之間，這種傳輸方式典型的應(yīng)用在少量的分散的，不可預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。在完成了系統(tǒng)的配置信息和連接之后， USB的 host就對(duì)不同的傳輸點(diǎn)和傳輸方式做一個(gè)統(tǒng) 籌安排，用來適應(yīng)整個(gè)的 USB 的帶寬。這些附加的 Hub可以連接另外的外設(shè)以及下層 HubUSB。 USB通過一個(gè)四線電纜來傳輸信號(hào)與電源，如圖 33所示 。而引入低速模式，主要是 為了降低要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)、鍵盤等等。這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測(cè)外設(shè)與端口的連接或分離，并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。 USB 總線協(xié)議 所有總線操作都可以歸結(jié)為三種包的傳輸。 1．域的類型 同步域 (SYNC field)：所有的包都 起始于 SYNC 域，它被用于本地時(shí)鐘與輸入信號(hào)的同步，并且在長(zhǎng)度上定義為 8位。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或者解碼為未定義的值，那么這個(gè)包就會(huì)被接收者忽略。 外設(shè)地址域 (ADDR)指定了外設(shè)，它根據(jù) PID所說明的令牌的類型，指明了外設(shè)是數(shù)據(jù)包的發(fā)送者或接收者。 端點(diǎn)域 (ENDP)有 4位，它使設(shè)備可以擁有幾個(gè)子通道。 幀號(hào)域 (Frame Number Field)：這是一個(gè) 11位的域，指明了目前幀的排號(hào)，每過一幀 (1ms)這個(gè)域的值加 1，到達(dá)最大值 XFF 后返回 0。 2．包的類型 令牌包 (Token Packed)： 其中包括： IN(輸入 )、 OUT(輸出 )、 SETUP(設(shè)置 )和 SOF(Start of Frame， 幀起始 )四種類型。如果一個(gè)包被解碼為 Token包但是并沒有在 3個(gè)字節(jié)時(shí)間內(nèi)以 EOP結(jié)束，就會(huì)被看作非法包或該包被忽略。 圖 35 SOF數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)包：包括 Data0 和 Data1 兩種類型。 Handshake 用來報(bào)告數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)。 (3)出錯(cuò)包 STALL： 指出設(shè)備不能傳送或接收數(shù)據(jù)，但需要主機(jī)介入才能恢復(fù) ， NAK和 STALL不能由主機(jī)發(fā)出。 圖 39描述了批操作的讀寫過程以及序列位 (sequence bit)和數(shù)據(jù)包 PID的使用。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 圖 311控制操作讀寫過程 中斷操作（ interrupt transaction） ： 中斷操作只有輸入這一個(gè)方向，具體格式與批操作的輸入情形如圖 312所示。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 圖 313同步操作流程 USB 提供了保 證數(shù)據(jù)序列同步的機(jī)制，這一機(jī)制確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在總線傳輸?shù)拈_始，發(fā)送者與接收者的序列位必須一致，這是由控制命令來實(shí)現(xiàn)的。如果數(shù)據(jù)不能接收，則必須發(fā)送 NAK。 5． 低速操作 Hub 具有禁止高速信號(hào)進(jìn)入低速設(shè)備的能力，這既防止了電磁干擾的發(fā)生，又保護(hù)了低速設(shè)備。主機(jī)在發(fā)送完 PRE包后，必須等待至少 4位的時(shí)間，而在這個(gè)期間， Hub完成必要的設(shè)置，使之能接收低速的信號(hào)。 (2)只支持中斷和控制傳輸方式。 USB 這種檢查錯(cuò)誤的能力包括： PID 檢驗(yàn)、 CRC 檢驗(yàn)、總線時(shí)間溢出以及 EOP錯(cuò)誤檢驗(yàn)等等。 PC機(jī)也可以將各種控制命令傳送給單片機(jī) , 干預(yù)單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行 , 從而發(fā)揮 PC 機(jī)的優(yōu)勢(shì)。 PC 機(jī)同單片機(jī)通信存在的問題 目前， 51單片機(jī)同 PC 機(jī)的通信在大多數(shù)情況下仍然是使用 RS232(DB9)串口作為通信接口實(shí)現(xiàn)的。 （ 2） USB 接口的傳輸速率較快，可達(dá) 480Mbps()，而 RS232(DB9)串口的最高速率僅為 19200 波特。 AT89C51 是一種低功耗、高性能的 8位單片微型計(jì)算機(jī) ,它采用了 CMOS工藝和 ATMEL公司的高密度 NVRAM(非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器 ) 技術(shù) , 片內(nèi)帶有一個(gè) 4KB 的 FLASH FPROM(可擦除、可編程只讀存儲(chǔ)器 ) , 作為INTEL8051 的換代產(chǎn)品 , 其輸出引腳和指令系統(tǒng)與 MCS51 完全兼容。 CH341 是南京沁恒電子公司生產(chǎn)的 USB 總線的轉(zhuǎn)接芯片，通過 USB 總線提供異步串口，打印口，并口及常用的 2 線和 4線等同步串行端口。 圖 41 CH341T 引腳圖 硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) CH341T提供全速 USB設(shè)備接口，兼容 ，外圍器件只需要電容和晶體，電路如圖42 所示。GND— GND）。為保證單片機(jī)能夠產(chǎn)生與計(jì)算機(jī)匹配的波特率，單片機(jī)采用 的晶振。 將硬件電路通過 USB 接口連接至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別并彈出 新硬件安裝對(duì)話框，選擇自動(dòng)安裝，驅(qū)動(dòng)程序即可成功安裝至計(jì)算機(jī)。 部分關(guān)鍵代碼如下： void main(void) { init_port()。 /*定義數(shù)據(jù)地址 */ // D12_COMMAND = 0xfb03。 /*不使用 DMA 功能 */ 開始 USB 設(shè)置 是否為 TRUE? 檢查設(shè)備是否配置 調(diào)用 I2cWriteRead()。/*如果設(shè)備已配置 ,調(diào)用 I2cWriteRead()*/ } outportb(port,a)。j++) /*接收數(shù) 據(jù) */ { while(!(inportb(port+5)amp。j9。 } 單片機(jī)通信程序設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)同 PC機(jī)的簡(jiǎn)單通信功能，需要通過匯編指令使單片機(jī)完成一定的工作來驗(yàn)證 USB 接口通信的暢通 。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 46 單片機(jī)的程序流程圖 根據(jù)程序流程圖，單片機(jī)的指令代碼如下： ORG DDOOH START: MOV TMOD,20H。開中斷 SJMP $。返回初始狀態(tài)，等待下一次數(shù)據(jù)接收，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)接收 SBR:AJMP SBR1 ORG 0100H SBR1： CLR RI MOV A,ABUF。 使用串口調(diào)試工具可以方便的通過計(jì)算機(jī)向 USB 串口通信模塊發(fā)送 數(shù)據(jù)并記錄所接收的數(shù)據(jù)。在發(fā)送文本框中輸入2 字節(jié) 16 進(jìn)制數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊發(fā)送向串口發(fā)送 16 進(jìn)制 8 位數(shù)據(jù)。因此，該 USB 通信模塊的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性都得到了驗(yàn)證。 隨著單片機(jī)和微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，由 PC 機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)已成為單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。 PC 機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和管理功能，而單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點(diǎn)，通過 PC 機(jī)的 RS232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，是許多測(cè)控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。 在進(jìn)行論文撰寫的時(shí)候，我的指導(dǎo)老師 ***老師給予了很大的幫助，介紹了很多很有參考價(jià)值的資料， 他淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，育人求實(shí)的工作態(tài)度都體現(xiàn)在這次 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)中；另外系上其他老師和同學(xué)都給了我大力支持和幫助，對(duì)這些老師和同學(xué)表示誠(chéng)摯的謝意； 求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。 參考文獻(xiàn) 1 參考文獻(xiàn) [1]蕭世文 . [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,2021. [2]孫踐知 .PC硬件技術(shù)基礎(chǔ)教程 [M].北京：科技出版社 ,2021. [3]曹衛(wèi)彬等 .C/C++串口通信典型應(yīng)用實(shí)例編程實(shí)踐 [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021. [4]殷志華，鄭海，楊浩 .單片機(jī)與 PC機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn) [J].中國(guó)數(shù)據(jù)通信 ,2021年 01 期 . [5]E A Nichols. J C Nichols. K R Mason. Serial Communication Programming Design Based on C Language[J]. JOURNAL OF TRANSDUCER TECHNOLOGY,2021 15(1). [6]Allen Communications in Win32[M]. Independent Pub Group .December 11, 1995. [7]陳再清 .微機(jī) — 單片機(jī)通信淺談 [N].電氣時(shí)代期刊論文 ,2021. [8]王紹偉 ,巫丹 .89C51單片機(jī) USB接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [N].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) ,2021. [9]袁新艷 .計(jì)算機(jī)外設(shè)與接口技術(shù) [M].高等教育出版社 ,2021. [10]盧超 .單片機(jī)與 PC機(jī)的通信設(shè)計(jì) [N].道客巴巴期刊論文 ,2021. [11]李朝青 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) （簡(jiǎn)明修訂版） [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版 ,2021. [12]董建國(guó)，戚云軍，何云蘭 .基與 USB總線的 PC機(jī)與單片機(jī)的通信 [N].道客巴巴期刊論文 ,2021. [13]謝其中 .微型計(jì)算機(jī)常用外部設(shè)備（第 4版） [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社 ,2021. [14]（美）李（ Lee, ） . 田國(guó)發(fā)，吳蘭陡譯 . C與 [M].人民郵電出版社