【正文】 kTM： GoodLinkTM 技術(shù)可提供可提供良好的 USB 連接指示。在該模式下，PDIUSBD12 發(fā)出請求時(shí)開始傳輸，當(dāng)字節(jié)計(jì)數(shù)器減少為零時(shí)終止。 C1 和 C2 雖然沒有嚴(yán)格的要求但電容的大小影響振蕩器電路的穩(wěn)定性和快速性通常選在 20pF 到 30pF。當(dāng) RST 由高變低后復(fù)位結(jié)束 ， CPU 從初始狀態(tài)開始工作。 x25045 硬件連接圖如圖 所示。 接口硬件電路設(shè)計(jì) 由 D12 接口組成的通信電路原理如圖 所示。 wd1＝ 1， wd0=1，禁止看門狗工作。 FI NO U TG N DL M 1 1 1 7 3 . 3+ 3 . 3 VC 61 0 181。按下按鈕則直接把 +5V加到了 RST/VPD 端從而復(fù)位這稱為手動(dòng)復(fù)位。 單片機(jī)內(nèi)含振蕩器電路但晶體振蕩器和電容在片外由引腳 XTAL1和 XTAL2接入片內(nèi)。 DMA 傳輸：直接存儲器尋址 （ DMA） 允許在主端點(diǎn)和本地共享存儲器間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊的有效傳輸。這就允許系統(tǒng)微控制器在決定與 USB 建立連接之前完成初始化時(shí)序。 PDIUSBD12 所具有的低掛起功耗連同 LazyClock輸出可以滿足使用 ACPI、 OnNOW和 USB電源管理的要求。當(dāng) OE=1時(shí)，轉(zhuǎn)換所得數(shù)據(jù)出現(xiàn)在 D7DO腳，當(dāng) OE=0時(shí) D7DO腳對外是高阻抗。 ADC0809對輸入模擬量要求信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 所有的 USB 總線設(shè)備以缺省控制管道響應(yīng)主機(jī)發(fā)出的請求，這些請求是通過控制傳輸來完成的，請求及請求的參數(shù)通過 Setup 包發(fā)向設(shè)備，由主機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)置 Setup 包內(nèi)的每個(gè)域的值。設(shè)備描述符總共有 18 個(gè)字節(jié)，分為 14 個(gè)字段。這個(gè) 過程即稱為 USB 的總線枚舉。 控制傳輸?shù)脑O(shè)置事務(wù)傳輸結(jié)構(gòu)如圖 所示： S E T U PA C KD A T A 0空 閑標(biāo) 記數(shù) 據(jù)握 手空 閑主 機(jī)功 能 部 件 圖 控制傳輸結(jié)構(gòu)示意圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)論文 7 控制傳送的數(shù)據(jù)階段，由一個(gè)以上的輸入或輸出事務(wù)構(gòu)成，遵守和批處理傳送相同的協(xié)議規(guī)則。 USB 通道 USB 通道是設(shè)備上的端點(diǎn)和主機(jī)上的軟件之間的聯(lián)系，體現(xiàn)了主機(jī)上緩存和端點(diǎn)間傳送數(shù)據(jù)的能力。 本文設(shè)計(jì)的基于 USB總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正是充分地利用了 USB 總線的上述優(yōu)點(diǎn)，從而有效地解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的缺陷。 USB 有全速和低速兩種方式，主模式為全速模式，速率為 12Mbps，從而使一些 要求高速數(shù)據(jù)的外設(shè)，如：高速硬盤、攝像頭等，都能統(tǒng)一到同一個(gè)總線框架下。 USB作為一種新型的串口通信標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的傳輸速率，可擴(kuò)展性好，采用總線供電，使用靈活。 基于單片機(jī)和 USB 接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) VIII 安徽工程大學(xué)畢業(yè)論文 1 引 言 在石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、水利等工業(yè)及科研領(lǐng)域中，都必須進(jìn)行相關(guān)的 數(shù)據(jù)采集。 圖 描述符的樹狀結(jié)構(gòu) ......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。隨著客戶對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度要求的不斷提高， USB 以其使用方便、易于擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點(diǎn)而越來越多的應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。 圖 批量傳輸結(jié)構(gòu)示意圖 ....................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 表格清單 表 USB 使用分類表 ....................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。特別是該數(shù)據(jù)采集器配有串行通信接口，與微機(jī)相聯(lián)后能夠極大地提高測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，容易實(shí)現(xiàn)誤差的計(jì)算與補(bǔ)償、校準(zhǔn)測量儀器的非線性等。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)論文 3 表 USB使用分類表 通 用串行總線 (Universal Serial Bus， 簡稱 USB)是康柏、微軟、 IBM， DEC等公司為了解傳統(tǒng)總線的不足推出的一種新型串行總線接口規(guī)范， 自 1995年在 Comdex上亮相以來至今己廣泛地為各 PC廠家所支持。 普通使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)，而 USB設(shè)備則不需要 ，因?yàn)?USB接口提供了內(nèi)置電源 eUSB電源能向低壓設(shè)備提供最大 5V， 500mA 的電源，從而降低了這些設(shè)備的成本并提高了性價(jià)比。 USB 系統(tǒng)用這個(gè)缺省方法初始化。下面分別介紹一下 4 種 USB 傳輸類型的傳輸結(jié)構(gòu)： 控制傳輸 控制傳輸用于在設(shè)備初次連接時(shí)對器件進(jìn)行配置，以及對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，還有在設(shè)備配置完成后用于特殊傳輸目的。 USB 集線器負(fù)責(zé)監(jiān)測設(shè)備的連接情況，而 USB 主機(jī)會(huì)通過集線器輪詢地查詢設(shè)備。但每一個(gè)設(shè)備可以有幾個(gè)配置描述符，它包含了電源管理信息以及所支持的接口號碼。 USB 規(guī)范定義了 11 種標(biāo)準(zhǔn)請求，所有設(shè)備都必須對這 11 種請求作出響應(yīng)，即使 當(dāng)主機(jī)沒有給設(shè)備分配一個(gè)地址或者沒有配置設(shè)備。 MCUU S B接口芯片P C機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器多路模擬開關(guān) 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件組成框圖 芯片選擇 ADC0809 ADC0809允許的最大時(shí)鐘頻率為 1280kHz，主要管腳功能如下 : 地址輸入和控制線： 4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 D7DO: 轉(zhuǎn)換所得八位輸出 數(shù)據(jù)， D7是最高位，而 DO是最低位。這種靈活性減小了開發(fā)的時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)以及費(fèi)用，從而用最快捷的方法實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的 USB外設(shè)的解決方案。該模塊的功能包括：同步模式的識別；并行 /串行轉(zhuǎn)換；位填充 /解除填充； CRC 校驗(yàn) /產(chǎn)生； PID 校驗(yàn) /產(chǎn)生；地址識別和握手評估 /產(chǎn)生。這就允許微控制器以其自己的速率對 USB 信息包進(jìn)行讀寫。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止； vss：地； vcc：電源電壓； reset：復(fù)位輸出。圖 34 為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。I N + 5 VG N D127 8 0 5C 30 . 0 1 181。 表 x25045狀態(tài)寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X X WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP wd1＝ 0， wd0=0，預(yù)置時(shí)間為 。 INT_N 是 USB 中斷請求安徽工程大學(xué)畢業(yè)論文 23 腳，發(fā)出 USB 中斷請求； GL_N 是 GooDLink 指示燈，在調(diào)試過程中非常有用，在通信時(shí)會(huì)不停閃爍。圖 電路中， cpu 的復(fù)位信號共有 3 個(gè)：上電復(fù)位 (c r2)，人工復(fù)位 (s、r r2)和 watchdog 復(fù)位 (c r3)，通過或門綜合后加到 reset 端。 VC CVC CR S TR 1 1 K2 2 181。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外 ， 當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí) ， 為了擺脫困境也需要按復(fù)位鍵 以重新啟動(dòng)。在單周期 DMA 中， DMREQ在每單個(gè)應(yīng)答后直到被 DMACK_N 重新激活之前保持無效。隨后與 PDIUSBD12 之間成功的傳輸（帶應(yīng)答）將關(guān)閉 LED。該電壓還作為輸出連接到外部 。 AT89C51 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 （ FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 D7－ D0為數(shù)字量輸出線。本章為本設(shè)計(jì)下面內(nèi)容的展開奠定了基礎(chǔ)。接口描述符由 9 個(gè)字節(jié)組成，分為 9 個(gè)字段。 ⑦ 設(shè)備配置 主機(jī)依照讀取的 USB 設(shè)備描述符來進(jìn)行配置，如果設(shè)備所需的 USB 資源得以滿足，主機(jī)就會(huì)查找驅(qū)動(dòng)，當(dāng)正確找到驅(qū)動(dòng)后，主機(jī)給設(shè)備發(fā)送配置命令，配 置完畢后，這個(gè)USB 設(shè)備就枚舉成功了。 批量傳輸?shù)膫鬏斀Y(jié)構(gòu)如圖 所示： 空 閑I NA C KD A T A 0 /D A T A 1D A T A 0 /D A T A 1O U T空 閑N A K S T A L L標(biāo) 記數(shù) 據(jù)空 閑A C KN A K S T A L L握 手?jǐn)?shù) 據(jù)出 錯(cuò)數(shù) 據(jù)出 錯(cuò)主 機(jī) 功 能 部 件 圖 批量傳輸結(jié)構(gòu)示意圖 中斷傳輸 中斷傳輸適用于小批量的、點(diǎn)式、非連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的場合。 如圖 所示， PID 由 4 位的包類型字段和其后的 4 位的校驗(yàn)字段構(gòu)成。每個(gè)邏輯設(shè)備有一個(gè)唯一的地址，這個(gè)地址是在設(shè)備連上主機(jī)時(shí)由主機(jī)分配的，而設(shè)備中的每個(gè)端點(diǎn)在設(shè)備內(nèi)部有唯一的端點(diǎn)號。 USB使用的是一種易于擴(kuò)展的樹狀結(jié)構(gòu)，通過使用 USB Hub擴(kuò)展可連接多達(dá) 127個(gè)外設(shè)。因此尋求一種高速、安全、方便的通訊形式是十分必要的。其實(shí)，作為一種通用型串行總線標(biāo)準(zhǔn)， USB 不僅僅適用于IT 行業(yè)，它的 應(yīng)用空間很廣泛，完全可以使用在不同的領(lǐng)域和行業(yè)。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 demand for the speed of a data collection system, USB is more and more widely used in data collection system for its advantages such as convenience, expanding port with ease and high speed etc. This paper presents a USBbased data acquisition system design methods, PHILIPS panies using the USB interface chip with PDIUSBD12 Progressive AT89C51 OK munication, and munication and PC. The system using traditional USB replace the RS232 serial bus, Through the USB framework agreement and equipment with the full understanding, right to 89 C51 microcontroller and USB interface chip PDIUSBD12based data acquisition system for the hardware pieces of software design and programming, and in this design is given on the basis of the corresponding diagram. The main solution of Hardware design is the Connection between PDIUSBD12 and ADC0809 with the interface between the microcontroller circuit,The software programme mainly includes: the fireware code in need of D1239。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； USB；數(shù)據(jù)采集；固件 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III Design of Data Acquisition System Based on Single Chip Computer and USB Interface Abstract Universal Serial Bus is a new specification for microputer bus interface. With the continuing advance of the clients39。 圖 PDIUSBD12與 89C51的連接電路 ..................................