【正文】 這時候設備將列在添加 /卸載程序列表中并且相應的卸載能被用來移除驅(qū)動。數(shù)字交叉開關(guān)允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到端口 I/O引腳。 圖 UART 中斷服務程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 主程序設計 主程序文件中包含固件的主程序和一些初始化子程序。由于 USB 采用全速方式傳輸，所內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 以 USB 的時鐘必須為內(nèi)部 12MHz 時鐘的 4 倍頻即 48MHz，以此為 UART 的時鐘會產(chǎn)生誤差。使用者必須在位于 0x0083(interrupt 16)向量地址中提供一個中斷句柄。對于 C8051F320 數(shù)據(jù)采集板來說，固件程序應當包含兩大部分功能：實現(xiàn) USB 接口數(shù)據(jù)傳輸功能 和 串口中斷服務 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） else Led2=0。同樣在主機 VB 應用程序中建立 IOBuf（）來存儲主機程序中的狀態(tài)和需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 (2) USB 總線驅(qū)動程序響應客戶軟件發(fā)出的 IRP，并將其中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一個個具有USB 格式的事務處理，然后將其向下傳遞。 功能層負責實現(xiàn) USB 設備的特定功能，該層不理解 USB 的串行傳輸機制，而只是知道應 和 USB 設備傳輸哪些數(shù)據(jù)。 USB 設備驅(qū)動程序負責和 USB 系統(tǒng)軟件進行接口，由它向 USB 總線驅(qū)動程序發(fā)出 I/O 請求包（ IRP）以啟動一次 USB 數(shù)據(jù)傳輸。在連接時要把 IDE 的 Option— Connection Options 選項（圖 ）選為 USB DebugAdapter，Debug Interface 選擇為 C2。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1310118129147C1+1C2+4GND15C13VCC16C25V6V+2U1MAX3232CSE1234567891110J1D Connector 9TXRXRTSCTS+C1C2C3C4C11 圖 UART 電路圖 調(diào)試電路 如圖 所示是系統(tǒng) JTAG 口與單片機連接原理圖， J4 為 JTAG 口。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 晶振電路圖 UART 串口通信設計 系統(tǒng)通過 UART 口與數(shù)傳模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。寄存器 CLKSEL 中的 CLKSL[1:0]位選擇用作系統(tǒng)時鐘的振蕩源。同時當使用外部晶振的時候需要將 P0SKIP 寄存器設為 0x30，使 和 引腳跳過交叉開關(guān)。 端口 I/O 鎖存器的復位值為 0xFF（全部為邏輯‘ 1’），處于漏 極開路方式。 圖 USB接口電路圖 系統(tǒng)復位電路 系統(tǒng)中采用的外部復位按鍵電路如圖 所示，外部 /RST 引腳提供了使用外部電路強制 MCU 進入復位狀態(tài)的手段。 由于整個模塊的功率估計在 3W 左右， USB 總線的供電量適合小功率模塊的供電，最大有 500mA，所以模塊可選擇自供電模式或外部 5V 電源供電。 USB功能控制器（ USB0）由串行接口引擎（ SIE）、 USB 收發(fā)器。外部振蕩器也可以與 4倍時鐘乘法器配合使用來產(chǎn)生 USB 時鐘。 USB 總線支持低速、全速、高速三種傳輸速率，并且支持控制傳輸、批量傳輸、同步傳輸、中斷傳輸四 種傳輸類型，這使得它能支持多種外設的需要，成為一種高效靈活的數(shù)據(jù)傳輸方式。 系統(tǒng)與主機連接的設計 USB 傳送信號和電源是通過一種四線的電纜，圖 的兩根線是用于發(fā)送信號。 控 制 寄 存 器內(nèi) 部 時 鐘可 編 程系 統(tǒng) 時 鐘時 鐘輸 入時 鐘振 蕩 器控 制 寄 存 器C 8 0 5 1外 部 和 時 鐘晶 體R CC時 鐘 源 圖 C8051F320 的時鐘系統(tǒng) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） C8051F320 在 8 位單片機中率先配置了標準的 EC2 接口 ()。 C8051F320 采用開關(guān)網(wǎng)絡以硬件方式實現(xiàn) I/O 端口的靈活配置，如圖 所示。 ●工作溫度范圍： 0℃ 0℃ ● 高速 8051 微控制器內(nèi)核 采用流水線指令結(jié)構(gòu) ，其 70%的指令的執(zhí)行時間為一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期；速度可達 25MIPS(時鐘頻率為 25MHZ 時 )。 C8051F 系列單片機具有與 MCS51 內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標準 8051 的數(shù)字外設部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設及功能部件。主機應用軟件通過客戶驅(qū)動程序與系統(tǒng) USBI(USB Device Interface)進行通信，由系統(tǒng)產(chǎn)生 USB 數(shù)據(jù)的傳送動作，可用 Visual Basic、 visua1C++或 Delphi等軟件來開發(fā)并生成采集應用軟件及其相關(guān)使用說明，方便用戶快捷地使用本數(shù)據(jù) 通信系統(tǒng)。本設計選用 Silicon Laboratories 公司的高性能微控制器芯片 C8051F320，簡化了硬件部分 的設計。 (4)保證在規(guī)定的工作環(huán)境下，系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠地工作 。從事 USB 數(shù)據(jù)采集器開發(fā)的企業(yè)公司內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 也很多，他們投入市場上的產(chǎn)品得到了廣大用戶的認可，主要產(chǎn)品有 DATX 公司的DT9800 系列產(chǎn)品，美國 Ocean Optics 公司的 ADC1000USB 等。 USB 口單獨使用自己的保留中斷，不會同其它設備爭用 PC 機有限的資源，同樣為用 戶省去了硬件配置的煩惱。通過這種類似菊花鏈式的連接，一個 USB 控制器可以連接多達 127 個外設，而每個外設間距離 (線纜長度 )可達 5 米。它使用一個4 針插頭作為標準插頭，通過這個標準插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來，并且不會損失帶寬。 現(xiàn)在常用的數(shù)據(jù) 通信 裝置一般多是通過 ISA或是 PCI 等內(nèi)置式接口實現(xiàn) PC機與外圍系統(tǒng)之間的通信。在生產(chǎn)工程中，應用這一系 統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。USB。軟件設計包括固件程序設計、驅(qū)動程序設計和應用程序設計三大部分。本人授權(quán) 大學可以將 本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，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 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 摘 要 本論文以基于 USB 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為主要內(nèi)容，闡述了利用美國 Silicon Laboratories 公司的 C8051F320 芯片組成的一套數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)的設計方案、開發(fā)方法和開發(fā)過程，并給出了具體實現(xiàn)方案。相對于傳統(tǒng)的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 具有精度高、傳輸速率快、功耗低、體積小、抗干擾 能力強等特點，具有很好的應用前景。而通用串行總線 (Universal Serial Bus，簡稱 USB)的出現(xiàn)，能很好地解決以上這些沖突，很容易就能實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。在保證精度的條件下，應有盡可能高的采樣速度，以滿足實時采集、實時處理和實時控制對速度的要求。現(xiàn)在的 UART 串行口雖然支持外插，但因其速度太慢，遠不能適用現(xiàn)今高速設備的發(fā)展需求。 (2)連接簡單靈活。由于 USB 外設放置在計算機機箱外，不受機箱內(nèi)的板間電磁干擾。發(fā)展到今天，結(jié)構(gòu)清晰、流程簡潔、性能強大的數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)已離不開 USB 技術(shù)的發(fā)展。數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)設計的基本原 則如下 : (1)充分考慮系統(tǒng)輸入信號的特性，確保性能指標能夠完全實現(xiàn) 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） (3)設計中應預留進一步開發(fā)的空間。 USB 應用系統(tǒng)軟件設計分為三部分 :USB 外設端的單片機固件 (Firmware)程序、主機操作系統(tǒng)上的客戶驅(qū)動程序以及主機應用 軟件。 數(shù)據(jù)通過接于 RS232 串口的數(shù)傳輸模塊傳送到上位機處的接收控制模塊中，模塊通過 USB 口將數(shù)據(jù)傳送到上位計算機中，計算機中的應用程序經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理得出相應數(shù)據(jù)。 (1)功能部件 ● 模擬外設 ① 10 位的 ADC(士 1LSB INL)：其最大可編程轉(zhuǎn)換速率可達 200ksps；可多達 17個外部輸入；可編程為單端輸入或差分輸入；內(nèi)置一個溫度傳感器 (士 3℃ )； ② 2 個模擬比較器； ③ 的內(nèi)部電壓基準； ④ 精確的 VDD 監(jiān)視器和欠壓檢測器。 (2)性能特點 C805lF320 在保持 CISC 結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)不變的情況下，對指令運行實行流水業(yè)，推出了 CIP 一 51 的 CPU 模式，從而大大提高了指令運行速度，使 8051 兼容機系列進入了 8 位高速單片機行列。外部振蕩器可選擇 4 種方式。眾多的復位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設計帶來極大的好處。為了保證足夠的輸入電壓和終端阻抗，重要的終端設備應位于電纜的尾部。最大的 FIFO 大小為 512 字節(jié)（端點 3）。 圖 USB的 A型接口封裝圖 一個帶有 USB 接口的系統(tǒng)，如果相具有 USB 功能必須選擇合適的 USB 控制器，市場上供應的 USB 控制器主要有帶 USB 接口的單片機或純粹的 USB 接口兩種芯片。 J3 是設計的電路板上 USB 連接接口，通過它就可將 USB 接口和C8051F320 芯片連接起來?？梢杂密浖ㄟ^寄存器 REG0CN 中內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的 REGEN 位使能 /禁止 REG0。 圖 復位電路 所有的 SFR 都被初始化為預定值， SFR 中各位的復位值在 SFR 的詳細說明中定義。程序從地址0x0000 開始執(zhí)行。對于晶體和陶瓷諧振器配置，晶體 /陶瓷諧振器必須并接到 XTAL1 和 XTAL2 引腳。寄存器 CLKSEL 中的 USBCLK[2:0]位選擇用作 USB 時鐘的振蕩源。用同一個 SBUF0 地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器。當 MCU 單步執(zhí)行或遇到斷點而停止運行時，所有的外設（ USB、 ADC 和 SMBus 除外）都停止運行，以保持同步。 客戶軟件負責和 USB 設備的功能單元進行通信，以實現(xiàn)其特定功能，一般由開發(fā)人員自行開發(fā)。根集線器為 USB 系統(tǒng)提供連接起點，主控制器負責完成主機和 USB 設備間數(shù)據(jù)的實際傳輸。 客 戶 層U S B 系 統(tǒng)U S B 總 線 接 口功 能 層U S B 設 備 層U S B 總 線 接 口功 能 層U S B 設 備 層U S B 總 線 接 口 層實 際 數(shù) 據(jù) 流 邏 輯 數(shù) 據(jù) 流H O S T內(nèi) 部 鏈 接設 備 圖 USB系統(tǒng)的分層 在 USB 總線上，所有與 USB 設備功能單元的數(shù)據(jù)傳輸都是由客戶軟件啟動的，而且必須經(jīng)過主機的 USB 系統(tǒng)軟件和 USB 總線接口模塊才能將數(shù)據(jù)發(fā)送到 USB 設備。 圖 主機 USB傳輸框圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 對于 C8051F320 采集板來說，程序部分也要包含 3 個部分的內(nèi)容。 if(Out_Packet[0]==1)Led1=1。 系統(tǒng)軟件按單片機 C 語言編寫，相對于冗長、復雜、容易出錯的匯編語言來說， C可實現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，使得程序有很好的可移植性，而且有更容易開發(fā)和調(diào)試程序。 API 在 Keil C51 中以一個庫文件的形式被提供。這個事件在Get_Interrupt_Source 函數(shù)的描述中被定義。當采用 外部時鐘 8 分頻的時候，分頻系數(shù)為 2304，重載值為 0x70。0x80)=0) //等待晶振控制器設置外部晶振為系統(tǒng)時鐘源 OSCXCN=0x00； OSCICN=0x83； } 除了系統(tǒng)時鐘初始化程序之外，另一個重要的初始化程序就是 USB0 的初始化程序UsbInit( )主要使能 USB 的復位，端點 0~2 的中斷、復位、恢復和掛起中斷，時鐘恢復功能，掛起檢測中斷， USB0 中斷和全部中斷，并使能 USB 的傳輸功能，包括低速和全速傳輸方式。在驅(qū)動安裝中 VID（ vendo ID）、 PID（ product ID）應當與內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 固件中的 VID、 PID 相同，如果 改變必須同時調(diào)整。 對于 C8051F320 主機應用程序接口函數(shù)包括： 。驅(qū)動的安裝可以通過修改硬件安裝文件（ .i