【正文】 在這 三 年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。本文所介紹的單片機(jī)和 PC 機(jī)的 USB 通信方法，具有電路簡(jiǎn)單，兼容性好，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，故可作為單片機(jī)同計(jì)算機(jī)的 USB通信模塊廣泛應(yīng)用于工業(yè)和電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中。同時(shí) ,Windows環(huán)境下后臺(tái)微機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制， 而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 結(jié)論 1 結(jié) 論 串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著及其重要的地位，它不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來(lái)越完善，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在清空發(fā)送文本框后，經(jīng)過(guò)多次的重復(fù)操作觀察確認(rèn)，每一次都能正確接收數(shù)據(jù)。打開(kāi)串口調(diào)試工具。數(shù)據(jù)回送 JNB T1， $ CLR T1 USB 通信模塊調(diào)試 USB 通信模塊的調(diào)試使用串口調(diào)試工具（ ComTools），該工具是一款功能強(qiáng)大的串口開(kāi)始 設(shè)定定時(shí)器和 USB 工作方式 開(kāi)中斷 等待中斷 中斷產(chǎn)生接收數(shù)據(jù) 關(guān)中斷回送數(shù)據(jù) 開(kāi)發(fā)送中斷等待數(shù)據(jù)接收完成 返回初始狀態(tài) 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 調(diào)試免費(fèi)軟件。中斷入口地址 JNB BI,SBR。波特率為 9600 SETB TR1 MOV SCON,50H。而在單片機(jī)中，通過(guò)軟件設(shè)置串口波特率為 9600，工作方式為方式一，每接收一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存并回送至計(jì)算機(jī)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) USB 通信暢通與否的測(cè)試。 getch()。 ch[j]=inportb(port)。/*處理 USB 的 setup 包 */ for(j=0。 /*初始化 USB 寄存器 */ /*上電復(fù)位 ,USB 總線(xiàn)重新連接指令 */ reconnect_USB()。 /*定義數(shù)據(jù)地址 */ D12_COMMAND = 0x7003。 /*設(shè)置定時(shí)器 0*/ init_special_interrupts()。如圖 43所示。彈出安裝對(duì)話(huà)框后選擇 INSTALL，設(shè)備將自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序。 TEN為串口發(fā)送數(shù)據(jù)使能端，低電平有效。CH341T 提供 TTL 電平，同 AT89C51 直接采用簡(jiǎn)單的 3 線(xiàn)連接（ RXD— TXD。 正是由于在 PC機(jī)同單片機(jī)通信電路中， USB 轉(zhuǎn)接芯片 CH341 具有以上其他芯片無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)價(jià)格低廉并且提供中文技術(shù)支持，因此它成為了本電路 USB 轉(zhuǎn)接芯片的最優(yōu)選擇。 USB 轉(zhuǎn)接芯片的選擇 目前常用的 USB 轉(zhuǎn)接芯片包括 PL2303， CH341， CP2101， FT232 等。 綜上可知， USB 接口取代 RS232(DB9)串口的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。而在現(xiàn)在的大多數(shù)筆記本電腦中，出于節(jié)省物理空間和用處不大等原因， RS232(DB9)串口已不再設(shè)置，這就約束了基于 RS232(DB9)串口與 PC 機(jī)聯(lián)絡(luò)的單片機(jī)設(shè)備的使用范圍。 現(xiàn)在的計(jì)算機(jī) 提供了各種各樣的串口，他們支持不同的通信協(xié)議，有著不同的功能。例如 ,在工程應(yīng)用中 ,常常由一臺(tái) PC 機(jī)和一臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成主從式計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。例如，控制傳輸?shù)男枰芨叩臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確度，因此支持所有錯(cuò)誤檢驗(yàn)與重試來(lái)實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的數(shù)據(jù)完整傳輸。上行的操作則沒(méi)有上述的行為，低速與高速是一樣的。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 圖 317 低速方式的輸入操作 所有下行的低速傳輸?shù)陌?，必須先發(fā)送一個(gè) PRE包。如果數(shù)據(jù)可以被接收，但兩者的序列位不匹配，則接收者只發(fā)出 ACK 而不進(jìn)行其它操作。圖 31圖 31圖 316說(shuō)明了數(shù)據(jù)觸發(fā)同步的基本原理。接收者的序列位只有當(dāng)接收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包時(shí) (包括正確的 PID)才能被觸發(fā)。 因?yàn)橥絺鬏敳恢С种匕l(fā)的能力，所以沒(méi)有應(yīng)答階段。圖 310給出了設(shè)置操作的細(xì)節(jié)，如果數(shù)據(jù)沒(méi)有正確接收，那么設(shè)備就會(huì)忽略它，而且不返回應(yīng)答包。 圖 38 批操作流程 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 批操作（ bulk transaction）： 批操作包括令牌、數(shù)據(jù)、應(yīng)答三個(gè)階段，如圖 38所示。 圖 37 PID數(shù)據(jù)格式 Handshake包有三種類(lèi)型： (1)確認(rèn)包 ACK： 表明數(shù)據(jù)接收成功。數(shù)據(jù)包包含了 PID、 DATA 和 CRC 三個(gè)域，如圖 36所示。主機(jī)以一定 的速率 (1ms177。 圖 34 IN、 OUT、 SETUP數(shù)據(jù)格式 對(duì)于 OUT和 SETUP來(lái)說(shuō)， ADDR和 ENDP中所指明的端點(diǎn)將接收到主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包，而對(duì)IN來(lái)說(shuō)，所指定的端點(diǎn)將輸出一個(gè)數(shù)據(jù)包。 數(shù)據(jù)域 (Data Field):范圍是 0~1023 字節(jié)，而且必須是整數(shù)個(gè)字節(jié)。 低速的設(shè)備最多支持 2個(gè)端點(diǎn)： 0和一個(gè)附加端點(diǎn)。一旦外設(shè)被復(fù)位或上電，外設(shè)的地址被缺省為 0，這時(shí)必須在主機(jī)枚舉過(guò)程中被賦予一個(gè)獨(dú)一的地址。 地址域 (Address Field)：外設(shè)端點(diǎn)都是由 地址域指明的，它包括兩個(gè)子域：外設(shè)地址和外設(shè)端點(diǎn)。 標(biāo)識(shí)域 (Packet Identifier Field)：對(duì)于每個(gè)包， PID 都是緊跟著 SYNC 的， PID指明了包的類(lèi)型及其格式。然后在令牌中指 定的數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包或者指出它沒(méi)有數(shù)據(jù)可以傳輸。上行和下行的接頭是不能互換的，這保證了不會(huì)有非法的連接出現(xiàn)。 這主要是由于信號(hào)衰減的限制。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率：一種是 12Mb的高速 (fullspeed)模式，另一種是 低速模式。圖 32描述了 USB 的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從中可以看 出每一段的連接都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 USB 的總線(xiàn)協(xié)議 總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖 32 USB總線(xiàn)拓?fù)? USB 總線(xiàn)的物理連接是一種分層的菊花鏈結(jié)構(gòu)，集線(xiàn)器 (hub)是每個(gè)星形結(jié)構(gòu)的中心。 USB將其有效的帶寬分成各個(gè)不同的幀 (frame)，每幀通常是 1ms時(shí)間長(zhǎng)。中斷方式傳輸是單向的并且對(duì)于 host來(lái)說(shuō)只有輸入的方式。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳輸次數(shù)?？刂苽鬏?shù)湫偷赜迷谥饔?jì)算機(jī)和 USB外設(shè)之間的端點(diǎn) (Endpoint)0之間的傳輸，但是指定供應(yīng)商的控制傳輸能用到其它的端點(diǎn)。通常所有的傳輸方式下的主動(dòng)權(quán)都在 PC邊。同步數(shù)據(jù)傳輸可為音頻和視頻等實(shí)河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 時(shí)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供固定帶寬。 4. USB在設(shè)備供電方面提供了靈活性。這樣一來(lái)就簡(jiǎn)化了 USB外設(shè)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了用戶(hù)在判斷哪個(gè)插頭對(duì)應(yīng)哪個(gè)插槽時(shí)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了單一的數(shù)據(jù)通用接口。中間層處理總線(xiàn)接口與不同的端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流通。 所有的設(shè)備必須支持端點(diǎn) 0以作為設(shè)備的控制管道。端點(diǎn) 12等一般用作數(shù)據(jù)端點(diǎn)存放主機(jī)與設(shè)備間往來(lái)的數(shù)據(jù)。其中包括：傳輸方式、總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)、頻率、帶寬、端點(diǎn)號(hào)、數(shù)據(jù)包的最大容量等等。 端點(diǎn)：每一個(gè) USB設(shè)備在主機(jī)看來(lái)就是一個(gè)端點(diǎn)的集合，主機(jī)只能通過(guò)端點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行通訊，以使用設(shè)備的功能。Play）。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第 3 章 USB 通信 原理簡(jiǎn)介 USB 簡(jiǎn)介 USB(Universal Serial Bus，通用串行總線(xiàn) )是以 Intel 為主，并有 Compaq, Microsoft, IBM, DEC, Northern Tele 以及日本 NEC 等共七家公司共同制定的串行接口標(biāo)準(zhǔn)， 1994 年 11 月制定了第一個(gè)草案， 1996 年 2 月公布了 USB 規(guī)范版本 。為了保證接收端能夠正確地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)位，收發(fā)雙主必須通過(guò) 某種方法建立起同步的時(shí)鐘。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 通常，同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位。 異步傳輸又稱(chēng)為起止式異步通信方式，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠，適用于面向字符的、低速的異步通信場(chǎng)合。例如，電報(bào)碼字符為 5位、 ASCII碼字符為 7位、漢字碼則 為 8位。所謂異步傳輸是指字符與字符 (一個(gè)字符結(jié)束到下一個(gè)字符開(kāi)始 )之間的時(shí)間間隔是可變的，并不需要嚴(yán)格地限制它們的時(shí)間關(guān)系。發(fā)送端通過(guò)發(fā)送時(shí)鐘確定數(shù)據(jù)位的開(kāi)始和結(jié)束，接收端需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣來(lái)正確的識(shí)別數(shù)據(jù)。在全雙工方河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。有些計(jì)算機(jī)和顯示終端之間采用半雙工方式工作，這時(shí)，從鍵盤(pán)打入的字符在發(fā)送到主機(jī)的同時(shí)就被送到終端上顯示出來(lái)，而不是用回送的辦法，所以避免了接收過(guò)程和發(fā)送過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的情況。 若使用同一根傳輸線(xiàn)既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能 同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工制，如圖 24所示。由于采用了回波抵消技術(shù)，雙向的傳輸信號(hào)不致混淆不清。 圖 23 并行通信 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 串行通信工作模式 如果在通信過(guò)程的任意時(shí)刻，信息只能由一方 A 傳到另一方 B，則稱(chēng)為單工。如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線(xiàn)上同時(shí)被傳送，這種傳輸被稱(chēng)為并行通信，如圖 23所示。然而，校驗(yàn)位可用于改善完整性數(shù)據(jù)傳送。 注 意：大多數(shù)串行設(shè)備傳輸七 八位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)位被發(fā)送完后，就會(huì)發(fā)送一個(gè)停止位。其他可以在任何時(shí)間發(fā)送或接收被稱(chēng)為單雙工。 盡管相對(duì)較慢的傳輸速度遠(yuǎn)低于并行端口，串行端口通信依然因?yàn)樗?jiǎn)單的設(shè)備、高的成本效益以及差錯(cuò)可控性強(qiáng)而成為一個(gè)受歡迎的連接選項(xiàng)。顧名思義，一個(gè)串行 端口發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)，