【正文】 每一個設備可以有幾個配置描述符，它包含了電源管理信息以及所支持的接口號碼。不同的描述符從不同的層級來表示 設備的屬性。A 。 ⑦ 設備配置 主機依照讀取的 USB 設備描述符來進行配置，如果設備所需的 USB 資源得以滿足，主機就會查找驅動，當正確找到驅動后，主機給設備發(fā)送配置命令，配 置完畢后，這個USB 設備就枚舉成功了。 ⑤ 地址分配 當主機接收到有設備對默認地址 （ 00H） 來響應的時候，就確認有設備連接，主機對設備分配一個空閑的地址（如 02H）， 以后設備就只對 02H 地址進行響應。 ③ 主機檢測到設備，進行復位 設備連接到總線后，主機通過檢測設備在差分信號線的上拉電阻檢測到有新的設備連接，并獲釋該設備是全速設備還是低速設備，如果上拉電阻與 D+線相連，則為全速設備，如果上拉電阻與 D－ 線相連，則為低速設備，主機確認有設備連接后，向該端口發(fā)送一個復位信號。 總線枚舉的過程如下： ① 設備連接 USB 設備通過 USB 總線與主機相連。 之后，主機會通過此通道向設備發(fā)送一系列的標準 USB 請求以獲取所需的信息，設備必須響應這些請求并且采取適當?shù)膭幼鳌? USB 集線器負責監(jiān)測設備的連接情況，而 USB 主機會通過集線器輪詢地查詢設備。 同步傳輸?shù)膫鬏斀Y構如圖 所示： I N O U TD A T A 0 / D A T A 0標 記數(shù) 據空 閑空 閑 圖 同步傳輸結構示意圖 USB 總線枚舉過程 USB 規(guī)范定義的設備 狀態(tài)總共有 6個，分別是連接 （ Attached）、 上電 （ Powered）、默認 （ Default）、 地址 （ Address）、 配置 （ Configured） 和掛起 （ Suspend）。 中斷傳輸?shù)膫鬏斀Y構如圖 所示： 趙瓊：基于單片機和 USB 接口的數(shù)據采集器系統(tǒng)設計 8 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 記數(shù) 據空 閑A C KN A K S T A L L握 手數(shù) 據出 錯數(shù) 據出 錯主 機 功 能 部 件 圖 中斷傳輸結構示意圖 同步傳輸 同步傳輸?shù)囊饬x在于每一個幀或者微幀內必須傳輸固定數(shù)目的字節(jié)數(shù)據，它適用于固定速度或者特定時間的傳輸。 批量傳輸?shù)膫鬏斀Y構如圖 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 記數(shù) 據空 閑A C KN A K S T A L L握 手數(shù) 據出 錯數(shù) 據出 錯主 機 功 能 部 件 圖 批量傳輸結構示意圖 中斷傳輸 中斷傳輸適用于小批量的、點式、非連續(xù)的數(shù)據傳輸應用的場合。 批量傳輸 批量傳輸包含一個或者多個傳輸事務，其傳輸是單方向的，即所有的事務都必須是輸入或輸出事務。如果數(shù)據的數(shù)量超過了先前確定的數(shù)據包的大小，數(shù)據在支持最大的包大小的多個事務中被發(fā)送（輸入或輸出）。所有的數(shù)據階段里的事務都必須有相同的方向（即全部輸入或全部輸出）。每一個控制 傳輸都必須有設置與狀態(tài)階段，數(shù)據階段則是選擇性的。下面分別介紹一下 4 種 USB 傳輸類型的傳輸結構： 控制傳輸 控制傳輸用于在設備初次連接時對器件進行配置，以及對設備的狀態(tài)進行實時檢測，還有在設備配置完成后用于特殊傳輸目的。如果 4 個 PID 檢驗位不是它們的各自的包標識符位的補，則說明存在 PID 錯。 PID 的 4 位的校驗字段可以保證 PID 譯碼的可靠性，這樣包的余項也就能被正確地解釋。 如圖 所示， PID 由 4 位的包類型字段和其后的 4 位的校驗字段構成。同步字段作為空閑狀態(tài)出現(xiàn)在總線上，通過被定義為 8 位長的二進制串，輸入電路以本地時鐘對齊輸入數(shù)據。 USB 不解釋在通道中傳送的數(shù)據的內容。 USB 有兩個不同且互斥的通道通信格式： ? 流：指不具 有 USB 定義的格式的數(shù)據流。 除缺省控制通道的缺省端點外，其他端點只有在設備被設置后才可使用。 USB 系統(tǒng)用這個缺省方法初始化。 所有 USB 設備都需要實現(xiàn)一個缺省的控制方法。每個端點都是一個簡單的連接點，或者支持數(shù)據流進設 備，或者支持其流出設備，兩者不可兼得。每個邏輯設備有一個唯一的地址，這個地址是在設備連上主機時由主機分配的，而設備中的每個端點在設備內部有唯一的端點號。 本數(shù)據采集系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如下圖所示： MCUU S B接口芯片P C機A/D轉換器多路模擬開關 安徽工程大學畢業(yè)論文 5 第 2 章 USB 協(xié)議 簡介 USB 傳輸要件 設備端點 端點是 可唯一識別的 USB 設備的一 部分， 它是主機與設備間通信流的一個結束點。硬件設計主要解決的是 D12 與單片機的接口電路的設計。很方便地就能夠實現(xiàn)低成本、高可靠性、實時的數(shù)據采集，適用于對瞬態(tài)信號進行采集和處理 系統(tǒng)的設計方案 本論文所設計的數(shù)據采集系統(tǒng)是在單片機 89C51 控制下進行數(shù)據采集，并通 過PHILIPS 公司的 USB 接口芯片 PDIUSBD12 上傳給 PC 機進行分析、顯示和存盤。 USB對系統(tǒng)與 PC的集成進行了優(yōu)化，適合于開發(fā)低成本的外設。 普通使用串口、并口的設備都需要單獨的供電系統(tǒng)，而 USB設備則不需要 ，因為 USB接口提供了內置電源 eUSB電源能向低壓設備提供最大 5V， 500mA 的電源，從而降低了這些設備的成本并提高了性價比。 USB共有 4種傳輸模式：控制傳輸 (control)， 同步傳輸(synchronization)、 中斷傳輸 (interrupt)、 批量傳輸 (bulk)， 適應不同設備的需要。通過 Hub或中繼器可以使外設距離達到 30米。 USB使用的是一種易于擴展的樹狀結構，通過使用 USB Hub擴展可連接多達 127個外設。 所有的 USB 設備可以隨時的插入和拔離系統(tǒng)， USB 主機能夠動態(tài)的識別設備的狀態(tài)，并自動給接入的設備分配地址和配置參數(shù)，添加、刪除設備完全不用關閉計算機，也不必像過去那樣 需要手動跳線和撥碼開關來設置新的外設。新推出的 議提供最高達 480Mbps的數(shù)據傳輸速率可以適應各種不同類型的外設。另外為了適應一些不需要很大吞吐量但是有很高實時性要求的設備，如鼠標、鍵盤、游戲桿等， USB還提供低速方式，速率為 。 USB的主要特點如下： 1. 速度快。 安徽工程大學畢業(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。所以本課題的研究是具有一定的現(xiàn)實意義和經濟意義的。盡管目前 USB接口的應用主要集中在電腦的周邊外設，但是 USB產品進入工控領域將是必然的趨勢。因此尋求一種高速、安全、方便的通訊形式是十分必要的。 USB設備需要依據 USB協(xié)議進行數(shù)據的解包與打包，底層硬件設備與操作系統(tǒng)之間需要以驅動程序為橋梁。過去人們單純追求計算機與外設之間的傳輸速度，現(xiàn)在糾錯能力和操作安裝的簡易性也成為人們關注的目標。它共有 4種傳輸模式：控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、批量傳輸，以適應不同設備的需要 。 趙瓊：基于單片機和 USB 接口的數(shù)據采集器系統(tǒng)設計 2 第 1 章 緒論 課題的背景 隨著數(shù)字化的廣泛應用，數(shù)據采集也越來越重要，傳統(tǒng)的外設與主機的通信口一般采用 ISA、 PCI、 C PCI、 1394等標準，基于這些接口的產品，安裝麻煩，價格昂貴，并受計算機插槽數(shù)量、地址中斷資源限制，且可擴展性差， USB的出現(xiàn)，很好地解決了以上問題。特別是該數(shù)據采集器配有串行通信接口，與微機相聯(lián)后能夠極大地提高測試系統(tǒng)的數(shù)據處理能力，容易實現(xiàn)誤差的計算與補償、校準測量儀器的非線性等。與傳統(tǒng)的 8031 單片機數(shù)據采集器相比， AT89C51 單片機數(shù)據采集器硬件結構簡單，價格低廉。 本 數(shù)據采集系統(tǒng)硬件模塊主要由串行 A/D 轉換器、 89C51 芯片、 USB 接口芯片和多路模擬開關等組成。其實，作為一種通用型串行總線標準， USB 不僅僅適用于IT 行業(yè)，它的 應用空間很廣泛，完全可以使用在不同的領域和行業(yè)。數(shù)據采集技術是以傳感器技術、信號檢測與處理、電子學、計算機技術等方面技術為基礎而形成的一個綜合應用技術學科，已廣泛應用于國民經濟和國防建設的各個領域，并且隨著科學技術的發(fā)展，尤其是計算機技術的發(fā)展與普及，數(shù)據采集技術將會有著更廣闊 的發(fā)展前景。要將這些信息送 入 計算機進行處理，就必須先將這些連續(xù)的物理量離散化，并進行量化編碼，從而變成數(shù)字量，這個過程即是數(shù)據采集。 隨著科學技術的發(fā)展與普及，數(shù)字設備正越來越多地取代模擬設備，在生產過程控制和科學研究等廣泛領 域，計算機控制技術正發(fā)揮著越來越重要的作用 。 表 通道選擇表 ..................................................................................... .. 錯誤 !未定義書簽。 表格清單 表 USB 使用分類表 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 圖 主循環(huán)流程 ................................................................................................. 錯 誤 !未定義書簽。 圖 數(shù)據采集系統(tǒng)的固件結構 ............................................................................錯誤 !未定義書簽。 圖 A/D 轉換程序流程圖 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 圖 ADC0809與 89C51的接口電路 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 圖 AT89C51 引腳圖 ............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 圖 數(shù)據采集系統(tǒng)硬件組成框圖 ........................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 圖 同步傳輸結構示意圖 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 圖 批量傳輸結構示意圖 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。data collection。 USB device driver and client application under the circustance of Win2021 operation system in puter. After this data collection system,we can understand the USB protocol profoundly and apply the interface chipPDIUSBDI2 proficiently. In all, the advantages of this interface technique may helps to your design arrangement. Keywords: MCU。 demand for the speed of a data co