【文章內(nèi)容簡介】 ，而DO是最低位。OE: 允許輸出端。OE端控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)OE=1時，轉(zhuǎn)換所得數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7DO腳，當(dāng)OE=0時D7DO腳對外是高阻抗。 ADC0809應(yīng)用說明:（1）ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51單片機(jī)直接相連。 （2）初始化時，使ST和OE信號全為低電平。 （3）送通道的地址到A、B、C端口上。 （4）在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 （5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。 （6）當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 AT89C51AT89C51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)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 圖33 AT89C51管腳圖主要特性：(1)4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))(2)全靜態(tài)工作：0Hz24KHz(3)三級程序存儲器保密鎖定(4)128*8位內(nèi)部RAM(5)32條可編程I/O線(6)兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器(7)6個中斷源(8)可編程串行通道(9)低功耗的閑置和掉電模式(10)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 PDIUSBD12介紹PDIUSBD12是一款性價(jià)比很高的USB器件，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。它還支持本地的DMA傳輸。這種實(shí)現(xiàn)USB接口的標(biāo)準(zhǔn)組件使得設(shè)計(jì)者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制器。這種靈活性減小了開發(fā)的時間風(fēng)險(xiǎn)以及費(fèi)用（通過使用已有的結(jié)構(gòu)和減少固件上的投資），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。，它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類、海量存儲器件、通信器件、打印設(shè)備以及人機(jī)接口設(shè)備。同樣地，PDIUSBD12理想地適用于許多外設(shè)，例如：打印機(jī)、掃描儀、外部的存儲設(shè)備、Zip驅(qū)動器和數(shù)碼相機(jī)等等，它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即降低成本。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。低的操作功耗可以應(yīng)用于使用總線供電的外設(shè)。此外它還集成了許多特性包括SoftConnetTM、GoodLinkTM、可編程時鐘輸出、低頻晶振和終止寄存器。集合所有這些特性都為系統(tǒng)顯著節(jié)約了成本，同時使USB功能在外設(shè)上的應(yīng)用變得容易。 D12芯片的主要特點(diǎn)包括：（1）；（2）可與任何外部微控制器/微處理器實(shí)現(xiàn)高速并行接口(2MB/s)；（3）采用GoodLink技術(shù)的連接指示器，在通信時使LED閃爍；（4）主端點(diǎn)的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸；（5）在批量和等時模式下均可實(shí)現(xiàn)1Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率；（6）完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作。PDIUSBD12內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖34所示。圖34 PDIUSBD12內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明：模擬收發(fā)器：集成的收發(fā)器接口可通過終端電阻直接與USB電纜相連。電壓調(diào)整器：。PLL鎖相環(huán)：片內(nèi)集成了6MHz時鐘乘法PLL，這樣就可使用低成本的6MHz晶振，EMI也隨之降低。PLL的工作不需要外部元件。位時鐘恢復(fù)：位時鐘恢復(fù)電路使用4X過采樣規(guī)則，從進(jìn)入的USB數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時鐘，能跟蹤USB規(guī)定范圍內(nèi)的抖動和頻漂。PHILIPS串行接口引擎（PSIE）：PSIE實(shí)現(xiàn)了全部的USB協(xié)議層，且完全由硬件實(shí)現(xiàn)而不需要固件的參與。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。SoftConnectTM：＋（用于高速USB器件）設(shè)置為高實(shí)現(xiàn)的。，默認(rèn)狀態(tài)下不與VＣＣ相連，其連接的建立是通過外部／系統(tǒng)微控制器發(fā)送命令來實(shí)現(xiàn)的。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序。USB總線連接可以重新初始化而不需要拔出電纜。PDIUSBD12在連接可以建立之前會檢測USB規(guī)格的5%，但用于連接的VSE電壓規(guī)格仍然有足夠的余量。SoftConnectTM是PHILIPS半導(dǎo)體一項(xiàng)尚未獲批準(zhǔn)的專利技術(shù)。GoodLinkTM：GoodLinkTM技術(shù)可提供可提供良好的USB連接指示。在枚舉中，LED指示根據(jù)通信的狀況間歇閃爍。當(dāng)PDIUSBD12成功地枚舉和配置后，LED指示將一直點(diǎn)亮。隨后與PDIUSBD12之間成功的傳輸（帶應(yīng)答）將關(guān)閉LED。處于掛起狀態(tài)時，LED將會關(guān)閉。該特性為USB器件，集線器和USB通信狀態(tài)提供了用戶友好的指示。作為一個診斷工具它對隔離故障的設(shè)備是很有用的。該特性降低了現(xiàn)場支持和熱線的成本。存儲器管理單元（MMU）和集成RAM：在以12MB/S的速率傳輸并與微控制器并口相連時，MMU和集成RAM作為USB之間速度差異和緩沖區(qū)。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。并行和DMA接口：一個普通的并行接口定義成易于使用，快速而且可以主流的微控制器直接連接的接口。對一個微控制器而言，PDIUSBD12看起來就像一個帶8位數(shù)據(jù)總線和一個地址（占用2個位置）的存儲器件，PDIUSBD12支持多路復(fù)用和非復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線；支持主端點(diǎn)與本地共享RAM之間直接讀取的DMA傳輸；還支持單周期和突發(fā)模式的DMA傳輸。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。使用DMA控制器，PDIUSBD12的主端點(diǎn)和本地共享存儲器間的數(shù)據(jù)傳輸可自主進(jìn)行，而不需要本地CPU的干預(yù)。要處理任何DMA傳輸，本地CPU從主機(jī)接收必要的SETUP信息，并對DMA控制器進(jìn)行正確的編程。典型的，對DMA控制器的傳輸模式，字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器和地址計(jì)數(shù)器進(jìn)行正確的編程。在該模式下，PDIUSBD12發(fā)出請求時開始傳輸，當(dāng)字節(jié)計(jì)數(shù)器減少為零時終止。在DMA控制器編程之后，本地CPU在初始化傳輸時，將PDIUSBD12中的DMA使能位置位。PDIUSBD12可編程為單周期DMA或突發(fā)模式DMA。在單周期DMA中，DMREQ在每單個應(yīng)答后直到被DMACK_N重新激活之前保持無效。在突發(fā)模式DMA中，DMREQ器件中突發(fā)編程時一直保持有效。該過程持續(xù)到PDIUSBD12通過EOT_N接收到一個DMA終止信息，這時產(chǎn)生一個中斷指示本地CPU，DMA操作已經(jīng)完成。 接口硬件電路設(shè)計(jì)。多路地址/數(shù)據(jù)總線ALE接單片機(jī)的ALE腳，這樣使用傳送指令可以與D12接口，對D12操作就象對D12操作一樣，此時忽略A0（命令口和數(shù)據(jù)口地址線）的輸入。因?yàn)闆]有使用DMA傳輸方式，所以沒有用到DMACK_N、EOT_N和DMREQ_N等DMA引腳。INT_N是USB中斷請求腳，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，在通信時會不停閃爍。如果一直亮或者一直暗，表示USB接口有問題，如果D12掛起，則LED關(guān)閉。CLKOUT是D12的時鐘輸出，可以通過固件編程改變其頻率，在調(diào)試固件時，可作為參考。 A/D與單片機(jī)接口電路 圖35 ADC0809與89C51的接口電路、寫控制線來控制轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道地址鎖存、啟動和允許輸出。編程時注意啟動AD0809后，EOC在一定時間才能變成低電平。 PDIUSBDI2與單片機(jī)接口電路。89C51的ALE和PD12的ALE相接，表示采用單獨(dú)地址和數(shù)據(jù)總線配置。其AO腳接高電平用于控制命令或數(shù)據(jù)輸入到PDIUSBD12，也就是編程中outportcmd()和outportdata()函數(shù)。此外89051的多位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線PO可直接與PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線相連，CLKOUT時鐘輸出為89C51提供時鐘輸入。圖36 PDIUSBD12與89C51的連接電路 在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用ADC0809采集05V的電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)字量存入預(yù)先設(shè)定的緩沖區(qū)里，利用接口芯片D12將數(shù)據(jù)送至USB總線上。設(shè)備應(yīng)用程序從緩沖區(qū)里取數(shù)據(jù)顯示，通過數(shù)值來說明USB接口的采集速率比一般的串行總線速度高。當(dāng)前端的電壓信號不斷變化的同時，在PC上可以觀察到數(shù)據(jù)的變化，這就表明利用USB接口在數(shù)字采集系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是能夠?qū)崿F(xiàn)的，而且能夠很好的實(shí)現(xiàn)。第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換時序控制 采用延時等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束方式，分別對8路模擬信號輪流采樣一次，并依次把結(jié)果存入存儲器。在軟件編程時，=0，A0、AA2給出被選擇的模擬通道地址和啟動A/D轉(zhuǎn)換；執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。指向通道0地址啟動A/D轉(zhuǎn)換延時等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束讀A/D轉(zhuǎn)換值,存內(nèi)存指向下一個通道地址8個通道轉(zhuǎn)換？完?繼續(xù)YESNO圖41 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 固件的開發(fā)Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51的工具包中，uVision是C51 for Windows的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)C51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。 采用PDIUSBD12的固件設(shè)計(jì) 固件編程的主要工作固件是FIREWARE的對應(yīng)中文詞，它實(shí)際上是單片機(jī)的程序文件，其編寫語言可以采用C語言或是匯編語言。它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密，包括USB設(shè)備的連接USB協(xié)議、中斷處理等，它不是單純的軟件，而是軟件和硬件的結(jié)合，開發(fā)者需要對端口、中斷和硬件結(jié)構(gòu)非常熟悉。固件程序一般放入MCU中，當(dāng)把設(shè)備連接到主機(jī)上時，上位機(jī)可以發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，然后建立連接。因此，編寫固件程序的一個最主要的目的就時讓W(xué)indows可以檢測和識別設(shè)備。USB固件程序程序由三部分組成：①初始化單片機(jī)和所有的外圍電路（包括PDIUSBD12）；②主循環(huán)部分；③中斷服務(wù)程序。根據(jù)USB協(xié)議，任何傳輸都是由主機(jī)開始的。單片機(jī)作它的前臺工作，等待中斷。主機(jī)首先要發(fā)令牌包給USB設(shè)備（這里是PDIUSBD12），PDIUSBD12接收到令牌包后就給單片機(jī)發(fā)中斷。單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，首先讀PDIUSBD12的中斷寄存器，判斷USB令牌包的類型，然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。在USB單片機(jī)程序中，要完成對各種令牌包的響應(yīng)，其中比較難處理的是SETUP包，主要是端口0的編程。單片機(jī)與PDIUSBD12的通信主要是靠單片機(jī)給PDIUSBD12發(fā)命令和數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的。PDIUSBD12的命令字分為三種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字。PDIUSBD12數(shù)據(jù)手冊給出了各種命令的代碼和地址。單片機(jī)先給PDIUSBD12的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送或讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以將每種命令做成函數(shù)，用函數(shù)實(shí)現(xiàn)各個命令，以后直接調(diào)用函數(shù)即可。 PDIUSBD12固件程序的編寫USB設(shè)備啟動流程如下：1. USB設(shè)備接入U(xiǎn)SB口，發(fā)出連接USB命令；2. 主機(jī)發(fā)出讀設(shè)備描述符兩次；3. 主機(jī)根據(jù)設(shè)備描述符—廠商ID、產(chǎn)品ID，啟動相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動程序；4. 設(shè)備驅(qū)動程序初始化USB設(shè)備；①讀設(shè)備描述符；②讀配置描述符；③選擇接口、端點(diǎn)（管道），確定傳輸方式。USB設(shè)備在正常使用以前，必須由主機(jī)配置設(shè)備。主機(jī)一般會從USB設(shè)備獲取配置信息后再確定此設(shè)備有哪些功能。作為配置操作的一部分，主機(jī)會設(shè)備設(shè)備的配置值，如果必要的話會選擇合適的接口備選設(shè)備。在發(fā)出連接USB命令后，主機(jī)先讀取設(shè)備描述符，然后發(fā)出設(shè)置USB地址SETUP包，設(shè)置USB地址后，進(jìn)行主機(jī)客戶驅(qū)動與設(shè)備初始化。其余端點(diǎn)依此類推。在其頭文件里需定義USB規(guī)范中的各種描述符格式，包括設(shè)備描述表、配置描述表、接口描述表、端點(diǎn)描述表、字符串描述表以及描述表類型。這樣，在發(fā)送配置聯(lián)合描述表時，主機(jī)USBD可以根據(jù)描述類型標(biāo)識區(qū)分各種分描述表。 固件結(jié)構(gòu)本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的固件有著如下圖42的積木式結(jié)構(gòu)：主循環(huán)：發(fā)送USB請求、讀入數(shù)據(jù)、采集通道和處理USB總線事件等等標(biāo)準(zhǔn)請求 廠商請求中斷服務(wù)程序PDIUSBD12 命令接口硬件提取層 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)固件結(jié)構(gòu)圖42 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)固件結(jié)構(gòu) 固件設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是使PDIUSBD12在USB上達(dá)到最大的傳輸速率。外圍設(shè)備可使用PDIUSBD12 在USB上傳輸數(shù)據(jù)，這些設(shè)備的CPU要忙于處理許多設(shè)備控制和數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。PDIUSBD12 的固件設(shè)計(jì)成完全的中斷驅(qū)動，當(dāng)CPU處理前臺任務(wù)時，U