【正文】 候，需要充分了解 C8051F320 單片機的硬件結構，對程序變量、數(shù)據(jù)結構、寄存器等進行優(yōu)化處理，提高單片機 C 語言的編譯運行的可靠性和效率，減少程序編譯后系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 因素，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。設備接口函數(shù)有： USB_Clock_Start()– 初始化 USB 時鐘 USB_Init()– 使能 USB 接口 Block_Write()– 通過 USB 寫數(shù)據(jù)到主機 Block_Read()– 通過 USB 從主機讀數(shù)據(jù) Get_Interrupt_Source()– 顯示一個 API 中斷的原 USB_Int_Enable()– 使能 API 中斷 USB_Int_Disable()– 禁用 API 中斷 USB_Disable()– 禁用 USB 接口 USB_Suspend()– 懸掛 USB 中斷 這個 API 使用中斷模式。 串口中斷服務程序設計 C8051F320 提供的 UART0 是一個異步、全雙工串口，它提供標準 8051 串行口的方式 1 和方式 3，有多個時鐘源可用于產(chǎn)生標準波特率。 UART 的中斷服務程序流程圖如圖 所示。每個端口引腳都可以被配置為模擬輸入或數(shù)字 I/O 引腳，被選擇作為數(shù)字 I/O 的引腳還可以被配置為推挽或漏極開路輸出。預安裝程序可以在設備連接之前就把驅(qū)動文件拷入系統(tǒng)并且注冊設備，從而當設備第一次被連接在 PC 上的時候，和使用者的交互較少。 應用程序設計 系統(tǒng)主機應用程序采用 編寫， VB 具有面向?qū)ο?、可視?IDE、事件驅(qū)動編程等優(yōu)勢，很適用于工業(yè)上的主機應用程序編制。所以 C8051F320 在工作之前必須把端口進行正確的初始化，那樣端口才能正常的工作，其初始化程序如下： void PortInit(void) { P0MDOUT |=0x0F； //端口 0 的 0~3 腳設置為漏極開路 P1MDOUT |=0x0F； //端口 1 的 0~3 腳設置為漏極開路 P2MDOUT |=0x02； //端口 2 的 0、 1 腳設置為漏極開路 P0SKIP=0x3C； //XTAL1()、 XTAL2()、 //TX0()和 RX0()被跳過 XBR0=0x09； //使串行口，系統(tǒng)時鐘輸出 XBR1=0x40； //使能交叉開關 } 除了上面的幾個重要的初始化程序外，另外還有串口初始化程序 uart()Init()，定時器 1 和定時器 2 初始化程序等。在一個程序中，它的初始化程序是很重要的，如果設置不當將會產(chǎn)生不可預見的后果。亦可使用外部時鐘作為波特率發(fā)生器。這個句柄將在任何 USB API 中斷上被調(diào)用。主程序的框圖如圖 所示： 主 程 序 開 始初 始 化 時 鐘 、 數(shù) 字 交 叉 開 關 、 U S B控 制 器 、 定 時 器主 機 U S B 口 連 接好 ？L E D 燈 停 止 閃 爍 處 理開 啟 串 口 和 定 時 器 中 斷 等 處 理進 入 空 閑 狀 態(tài)L E D 燈 閃 爍處 理YN 圖 固件主程序流程圖 USB 接口數(shù)據(jù)傳輸程序設計 C801F320 的 USB 控制器內(nèi)核會自動執(zhí)行大多數(shù)的底層協(xié)議任務，當數(shù)據(jù)被成功的傳送或者接收以及發(fā)生一個標志事件（復位，恢復， Stall等等）時會生成一個中斷，關鍵性的固件任務包括：解碼和處理輸入的控制請求，數(shù)據(jù) I/O，管理 USB 設備的狀態(tài)并處理請求，處理懸掛、復位和恢復事件。 In_Packet[0]=Switch1State。通過調(diào)用主機 API 和固件庫函數(shù)來建立兩者的數(shù)據(jù)傳輸。 (3) USB 主控制器驅(qū)動程序負責為這些事務處理建立一系列以幀 /小幀為 單位的 事務處理列表，并保證其不會超過 USB 的帶寬。根據(jù)實際情況的需要，客戶軟件在和 USB 設備的功能單元進行通信時可以采用如下 4 種傳輸類型。界面應用程序負責和 USB設備驅(qū)動程序進行接口，以操縱 USB 設備并向用戶提供可視化的操作。然后點擊 Connect 按鈕或者 ALT+C 就可以將 IDE 與目標板連接起來了。 C8051F320器件具有片內(nèi) Silicon Labs 2 線（ C2）接口調(diào)試電路，支持使用安裝在最終應用系統(tǒng)中的產(chǎn)品器件進行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試。 C8052F320 提供的 UART0 是一個異步、全雙工串口，它提供標準 8051 串行口的方式 1 和方式 3。當選擇外部振蕩器作為系統(tǒng)時鐘時， CLKSL[1:0]必須被設置為 01b。 C8051F320 有一個可編程內(nèi)部振蕩器、一個外部振蕩器驅(qū)動電路和一個 4 倍時鐘乘法器。在復位期間和復位之后弱上拉被使能。在 /RST 引腳上加一個低電平有效信號將導致 MCU進入復位狀態(tài)。由于 C8051F320 中的 USB 收發(fā)器內(nèi)部集成了上拉電阻，因而不需要任何外部器件便可直接與 USB 接口相連。 1KBFIFO 存儲器和時鐘恢復電路組成，并包含內(nèi)部匹配電阻和上拉電阻。 CPU 時鐘源與 USB 時鐘相互獨立。 C8051F320 提供的通用串行總線控制器（ USB0）符合 規(guī)范，可以全速或低速工作，集成了收發(fā)器和端點 FIFO RAM。 圖 USB的電纜 電 纜中包括 VBUS、 GND 二條線，向設備提供電源 。在上位機軟件支持下，通過串行的 EC2 接口直接對產(chǎn)品系統(tǒng)進行仿真調(diào)試。在這種通過交叉開關配置的 I/O 端口系統(tǒng)中，單片機外部為通用 I/O口，如 P0 口、 P1 口和 P2 口。 ● 存儲器 1280 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM(IK+256)； 16K 字節(jié)的可以在系統(tǒng)編程的 FLASH 閃速內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 存儲器。 C8051F 系列單片機的功能部件包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、 ADC、 DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、 SMBus/I2C、UART、 SPI、可編程計數(shù)器 /定時 器陣列 (PCA)、定時器、數(shù)字 I/O 端電源監(jiān)視器、看門狗定時器 (WDT)、和時鐘振蕩器等。整個軟件系統(tǒng)的組成 如圖 所示。因為C805IF320 是帶 USB 接口 (符合 協(xié)議 )的單片機，所以整個硬件部分是一般單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)，僅需要外加輸入信號處理電路就可實現(xiàn)。 硬件系統(tǒng)構成 好的數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)必須有好的硬件系統(tǒng)，才能夠現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示 和分析。國外產(chǎn)品進入我國市場較早，但就當前市場而言，并沒有占據(jù)市場的主要份額，主要原因是高昂的價格和非漢化的操作界面使其推廣受到限制。 (6)另外， USB 設備一般都比同類功能的設備成本低。 (3)可以采用總線供電。 USB 具有易用、真正的熱插拔、高性能和系統(tǒng)造價低廉等優(yōu)點，也正是由于這些優(yōu)點是它從書面的協(xié)議變成產(chǎn)品只用了不到兩年的時間。內(nèi)置式插卡容易受到 Pc 機箱內(nèi)高頻信號的干擾影響，從而降低系統(tǒng)的采樣精度和穩(wěn)定性。在科學研究中，應用數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理工程的有力工具，也是獲取科學奧秘的重要手段之一。 Firmware 。本文先從整體上介紹了程序的設計思想和層次結構，然后詳細介紹了固件部分的設計過程，并給出了程序流程圖和采用的固件函數(shù)庫。 涉密論文按學校規(guī)定處理。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。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。 輸入 數(shù)據(jù)通過 UART 模塊傳到控制器，然后通過 USB 接口向上位機傳送數(shù)據(jù)，或者上位機發(fā)出控制信息傳到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)去。采用采集卡不僅安裝麻煩、易受機箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計算機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設備。 數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)性能的好壞，主要取決于它的精度和速度。這些弱點使得他們的應用受到了很大的局限。 協(xié)議規(guī)定了 兩種速度 :低速 、高速 12Mbps，現(xiàn)有的 傳輸速率己經(jīng)高達 480Mbps，折合約 60MB/s 的峰值傳輸速率。 (4)抗干擾性強。 USB 技術一出現(xiàn)，人們就逐漸將其應用到了工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)中。 USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設計方案 對于任何一個數(shù)據(jù) 通信 系統(tǒng)來說，其設計的主要工作是系統(tǒng)結構的選擇、進行硬件和軟件的功能合理分配。 (2)電路設計力求簡潔、可靠，盡量采用集成度高的芯片，減少外圍元器件的數(shù)量。 M C U 8 0 5 1 內(nèi) 核輸入數(shù)據(jù)C 8 0 5 1 F 3 2 0 U S B 電 纜U S B 控 制 器及 接 口P C 機 或筆 記 本 電 腦 圖 系統(tǒng)框圖 軟件系統(tǒng)的構成 開發(fā)一個 USB 設備，軟件設計是必不可少的。其與 上位計算機的數(shù)據(jù)傳輸是采用帶 接口的單片機作為接收控制板的核心芯片，以解決當前筆記 本電腦不提供 RS232 接口的問題。另外，它的內(nèi)部還集成有 1kbyte 的 USBSRAM 和 USB 收發(fā)器。 ● 供電電壓 片上的參考電源校準器支持 USB 總線電源操作；校準器的 Bypass 模式支持 USB內(nèi)部電源操作。在這個系統(tǒng)中，片內(nèi)設置有一個可 編程的時鐘振蕩器 (無需外部器件 )，可提供 8 和 16MHz 時鐘的編程設定。 C805lF320 把 8051 單一的外部復位發(fā)展成多源復位：上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟件復位、時鐘檢測復位、比較器 0 復位和引腳配置復位。通過選擇合 適的導線長度以匹配指定的 IR drop內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 和其它一些特性，如設備能源預算和電纜適應度。該 FIFO 空間被分配給端點 03；端點 13 的 FIFO 可以被配置為輸入（ IN）、輸出（ OUT）或輸入 /輸出（分內(nèi)割模式）。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） … 圖 USB控制器原理框圖 USB 接口分為 A、 B 型接口和 Mini 型接口等，本文實際電路中采用了標準 A 型USB 接口 ，其封裝圖如圖 所示。所以設計這部分硬件電路時，只要把單片機的 GND、 D+、 D、 VBUS 四根線連接到 J3 上即可。當被使能時， REG0輸出連到 VDD 引腳，并可為外部器件提供電源。 在進入復位狀態(tài)時，將發(fā)生以下過程： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） ● CIP51 停止程序執(zhí)行； ●特殊功能寄存器（ SFR）被初始化為所定義的復位值； ●外部端口引腳被置于一個已知狀態(tài)； ●中斷和定時器被禁止?？撮T狗定時器被使能，使用系統(tǒng)時鐘的 12 分頻作為其時鐘源。也可以使用一個外部 CMOS 時鐘提供系統(tǒng)時鐘。 USB 時鐘（ USBCLK）可以來自內(nèi) 部振蕩器、外部振蕩器電路或 4 倍時鐘乘法器。 UART0 有兩個相關的特殊功能寄存器：串行控制寄存器（ SCON0）和串行數(shù)據(jù)緩沖器（ SBUF0）。在調(diào)試時所有的模擬和數(shù)字外設都正常工作。在 USB 系統(tǒng)中只允許有一個主機，它可以被分為三個不同的功能模塊： 客戶軟件、 USB 系統(tǒng)軟件和 USB 總線接口。 USB 總線接口包括主控制器和根集線器兩個部分。 USB 總線接口層實現(xiàn)了主機和 USB 設備間數(shù)據(jù)的實際傳輸。 同樣，客戶軟件在接收 USB 設備發(fā)來的數(shù)據(jù)時也必須經(jīng)過上述 4 個軟件實體，其傳輸過程如圖 中向上箭頭所示。示意圖如圖 所示。它的主要特點包括： ● 項目界面，全功能窗口字體可配置的編輯器； ● 調(diào)試器具有設置斷點，單步指令運行等功能； ● 工具鏈接集成支持匯編器，編譯器和鏈接器； ● 可定制的工具菜單用于集成其它編譯器或開發(fā)工具； ● CYGNAL 配置向?qū)Э蔀橹付ǖ哪繕谁h(huán)境產(chǎn)生配置代碼。這些函數(shù)提供了一個通過 C8051F320 的 USB 控制器的通用 I/O接口，而不需要考慮底層的 USB 硬件細節(jié)或者協(xié)議。 USB API interrupt 16 是一個由 USBXpress 固件庫生成的虛擬的中斷，無論何時當用戶代碼需要被通知一個 USBXpress 事件的時候被使用。 UART0 的波特率由方?jīng)Q定： (41) 其中 T1CLK 是定時器 1 的時鐘頻率， T1H 是定時器 1 的高字節(jié)（重載值）。 void SYSCLKInit( void) //系統(tǒng)時鐘初始化程序 { int i=0； OSCXCN=0x67； //開始外部晶振 for(i=0； i30000； i++) //延時 1ms，等待晶體振蕩器穩(wěn)定 while(!(OSCXCNamp。被包含在 .inf 文件中的串號將會影響在“發(fā)現(xiàn)新硬件向?qū)А睂υ捒蛞约霸O備管理器和注冊表中顯示的內(nèi)