【正文】 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。在程序設計時，各種描述符的每一個字段必須正確無誤，尤其是描述符的長度和類型，否則設備枚舉必將失敗。一個設備可以有多個配置描述符。一個描述符是具有一個確定格式的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果全部的數(shù)據(jù)和CRC位被準確無誤地收到，16位剩余將是1000000000001101B。CRC校驗：包括令牌校驗和數(shù)據(jù)校驗。規(guī)定端點域只能供IN、SETUP和OUT令牌的PID使用。表22 PID類型PID類型PID 名稱PID[3…0]說明 令牌 (Token)OUT0001b地址+端點號IN1001b地址+端點號SOF0101b幀標志，表示幀標號開始SETUP1101b地址+端點號數(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接受設備不能接受數(shù)據(jù)或發(fā)送設備不能發(fā)送的數(shù)據(jù)SALL1110b端點被靜止特殊PRE1100b主機發(fā)出低速通信的前導信號地址域(AddressField)：外設端點都是由地址域指明的，它包括兩個子域：地址域和端點域，外設必須解讀這兩個域，其中有任何一個不匹配，這個令牌就會被忽略。在實際開發(fā)過程中，我們可以采用其中的一種或幾種方式來設計我們的系統(tǒng)。塊傳輸主要用于完成主機和設備之間的大批量數(shù)據(jù)傳輸，這種傳輸方式可以利用任何可用的帶寬進行傳輸，或可以延遲到有可利用的帶寬時再進行傳送數(shù)據(jù)。USBD以I/O請求包(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。主控制器驅(qū)動程序能夠更容易的將不同的主控制器設備影射到USB系統(tǒng)中，因此客戶可以在不知其設備連接在那個主控制器的情況下與設備相互作用。(4) 系統(tǒng)硬件電路設計。在科學技術(shù)研究的各行各業(yè)中，常常利用PC機或工控機對各種數(shù)據(jù)進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。因此，我們提出了基于USB總線接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。1998年，在進一步對以前版本的標準進行闡述和擴充的基礎上。USB為接纜和連接頭提供了單一模型，解決了外設越來越多造成的插槽緊張問題。根據(jù)調(diào)查顯示，70%的嚴重系統(tǒng)錯誤和系統(tǒng)崩潰是由硬件沖突引起的。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。現(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。這些方法可以有效的減少總體成本，減少硬件沖突。最快可以達到480Mbps，可以滿足高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求。尤其是Microsoft公司在其WIN98之后的操作系統(tǒng)中加強了對USB的系統(tǒng)支持后，USB總線迅速發(fā)展起來。在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中經(jīng)常需要對一些物理量進行采集，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。(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。USB主控制器定義了一個標準硬件接口，以提供一個統(tǒng)一的主控制器可編程接口。 USB的數(shù)據(jù)傳輸方式雖然USB設備的軟硬件會自動處理所有傳輸?shù)募毠?jié)，但是如果想要設計USB設備，我們?nèi)匀恍枰獙涌诘膬?nèi)部工作原理有相當程度的了解。中斷傳輸用來完成設備到主機的少量數(shù)據(jù)傳輸，它只支持設備到主機方向數(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)，適用于人工輸入設備。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幀標號CRC5同步域(SYNC field)：所有的包都起始于同步域，它被用于本地時鐘與輸入信號的同步，并且在長度上定義為8位，SYNC的最后兩位作為一個記號，表明PID域(標識域)的開始。0地址只能用于缺省值而不能分配作一般的地址。全速(Full speed)功能部件可以支持最多可達16個任何類型的端點。(1)令牌CRC標記使用了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標記的時間戳字段。USB設備的請求由8個字節(jié)組成，格式定義如表23所列。標準的USB設備有5種USB描述符，分別是設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符和字符串描述符。端點描述符：包括了端點所支持的傳輸類型、大小、方向等信息。對打印機、掃描儀、硬盤、影像設備和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，無疑是一大福音，使得原來不能使用USB的視頻傳輸都可以使用了。Interface_Power描述符：，這個功能使得除了設備層級外，接口層級也能夠啟用電源管理。USBOTG為外設之間點對點通信的實現(xiàn)提供了一個完善而經(jīng)濟的解決方案，突破了主PC機的約束，允許一個USB外設擁有受限的主機功能，實現(xiàn)與其它選擇的USB外設通信；利用小型的連接器來滿足外設接口外形多變的要求；小功率特性延長了電池的使用壽命。點到點的連接方式并不僅限制在同種類的產(chǎn)品之間，不同類的產(chǎn)品也能相互連接，這使得便攜式設備的發(fā)展有了更加廣闊的空間。由于PC機的限制，其最高數(shù)據(jù)傳輸率不超過115KbpS，同時傳輸?shù)木嚯x也不會超過15米，且PC機上的串口數(shù)目也很有限。PCI總線與CPI無關(guān)，與時鐘頻率亦無關(guān)，可適各種平臺，支持多處理器和并發(fā)工作。我們可以很方便地對其作一些特殊處理或是更改設置，使用非常方便。所有USB設備支持熱插拔，系統(tǒng)對其進行自動配置，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)設置。通過分析我們可以看出使用USB接口是最適合我們這個設計的要求。即使用戶不熟悉這些芯片的結(jié)構(gòu)，但是介紹這些微控制器的書籍和關(guān)于他們的范例程序、開發(fā)工具等都可以作為設計時的參考。綜合考慮現(xiàn)有工作環(huán)境、資料收集情況和價格等因素，本課題采用了需要外接微控制器的PDIUSBD12芯片作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB控制芯片。INT_N引腳需與外部微控制器的中斷引腳相連，用于在接口芯片收到或者發(fā)送完畢USB總線數(shù)據(jù)時通知微控制器進入相應的中斷處理。 ，+線，通知主機外設位全速模式設置。如果配置為等時IN或等時OUT則只有一個方向。由于設計是靜態(tài)的，時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)。P1口第2功能：T2(Pl0) 定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入/時鐘輸出T2EX(P11) 定時/計數(shù)器2重裝載/捕捉/方向控制.P2(P20一P27)：P2口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P2口寫入1時，P2口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。并可用作外部時鐘或定時，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個ALE脈沖將被忽略。.XATL2晶體2：反相振蕩放大器輸出。 本章小結(jié)提出系統(tǒng)總體設計方案。對于RC有源濾波器，能實現(xiàn)傳遞函數(shù)在S域左半平面上出現(xiàn)共扼極點，得到良好的濾波特性，頻率響應具有十分平坦的通帶和陡峭的過渡帶，但增加裝置的復雜性和時延。AD582是低成本單片采樣/保持放大器，需要外接保持電容后才能具有完整的采樣/保持功能。 ATC89C51與PDIUSBD12連接電路設計利用了MCU+D12的結(jié)構(gòu)來設計硬件電路，這種靈活性減少了開發(fā)風險和費用，是實現(xiàn)USB外設最經(jīng)濟的解決方案。D12的Vdd工作在5V，用于提供給D+作參考電壓。設計中采用了獨立時鐘方式，即D12與MCU各用一個時鐘。對于總線供電設備，兩種方式都可用。在程序運行過程中，可以把USB接口的配置和狀態(tài)通過RS232接口發(fā)送出來。 USB接口電路圖中D12DP和D12DM分別接PDIUSBD12的D+和D。但是這樣使得PDIUSBD12在不用的時候也是打開的，在操作或存儲時可能產(chǎn)生的靜電放電(ESD)，導致PDIUSBD12進入不確定的狀態(tài)。 本章小結(jié)本章詳細敘述了基于USB接口的高速數(shù)據(jù)采集器硬件設計。同時簡單介紹了PDIUSBD12和單片機AT89C51的特性和功能。 參考文獻[1] 高翔. 基于USB的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[D]. 西北工業(yè)大學碩士學位論文，2006.[2] 孟祥軍. 基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究 [D]. 山東科技大學碩士學位論文，2004.[3] 段軍. 基于USB的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D].南京理工大學碩士學位論文，2004.[4] 王凡，揭曉，潘克修等. 基于USB的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 [J]. 國外電子測量技術(shù), 2006，25(7)：50－52.[5] 馬海潮. 超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 [J]. 測試技術(shù)學報, 2003，17(4)：287－292.[6] J. 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