【正文】 流 從邏輯上講 ， USB數(shù)據(jù)的傳輸是通過管道進(jìn)行的 ， USB系統(tǒng)軟件通過缺省管道 (與端點(diǎn) 0相對應(yīng) )管理設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動程序通過其它的管道來管理設(shè)備的功能接口。（又稱應(yīng)用程序，用戶的操作界面）； 2． USB系統(tǒng)軟件部分 (HCDI)，在 邏輯和實(shí)際中作為 HCD和 USBD之間的接口 （由湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 Windows操作系統(tǒng)提供）； 3． USB主機(jī)控制器軟件部分 (HCD和 USBD)，用于對外設(shè)和主機(jī)的所有 USB有關(guān)部分的控制和管理，包括外設(shè)的 SIE部分、 USB數(shù)據(jù)發(fā)送接受器 (Transreceiver)部分及外設(shè)的協(xié)議層等 (及所謂的 USB驅(qū)動程序 )。 主機(jī)系統(tǒng)不僅僅包含了用于和 USB外設(shè)進(jìn)行通信的 USB主機(jī)控制器及用于連接的USB接口 (SIE)，更重要的是主機(jī)系統(tǒng)是 USB系統(tǒng)軟件和 USB客戶軟件的載體。 USB設(shè)備當(dāng)總線活動時就會離開掛起狀態(tài)，一個設(shè)備也可以通過電信號來遠(yuǎn)程喚醒進(jìn)入掛起狀態(tài)的主機(jī)，這個能力是可選的，如果一個設(shè)備具有這個能力，主機(jī)有能力禁止或允許使用這種能力。 當(dāng)一個設(shè)備初次連接時，器件的配置和 分類并不使用外設(shè)自帶的電源，而是通過USB線纜提供的電源來使外設(shè)處于 POWER狀態(tài)。 . 設(shè)備的電源 USB設(shè)備的電源可以由 USB總線供給，也可以自備電源，一個 USB設(shè)備可以具有這兩種供電方式，但同一時刻只能由一種方式供電，這兩種供電方式是可以切換的。 ，該設(shè)備就可以使用了。這時設(shè)備上電，所有的寄存器復(fù)位，并且以缺省地址 0以及端點(diǎn) 0響應(yīng)命令。 ，于是向這個端口發(fā)出復(fù)位命令。 Hub檢測出端口上有設(shè)備連接，通過狀態(tài)變化管道向主機(jī)報(bào)告。 在 USB連線上過多的延時將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)超時錯誤，因而要求單個 USB連線的長度不能超過 5M，集線器的級聯(lián)不能超過 5級，這就說明了里同的最大連線是 30M。通過 USB HUB使得總線一次級聯(lián) 127個設(shè)備在理論上成為可能。 圖 USB設(shè)備結(jié)構(gòu)層次 湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 . USB HUB Hub在 USB結(jié)構(gòu)中是一個關(guān)鍵，它提供了附加的 USB節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)被稱為端口。只要設(shè)備連接到 USB上并且上電 ，端點(diǎn) 0就可以被訪問與之對應(yīng)的控制管道就存在了。 管道只是一個邏輯上的概念。它代表了一種在兩者之間移動數(shù)據(jù)的能力，一旦設(shè)備被配置，管道就存在了。 端點(diǎn) 0通常為控制端點(diǎn)，用于 設(shè)備初始化參數(shù)等，端點(diǎn) 2等一般用作數(shù)據(jù)端點(diǎn)，存放主機(jī)與設(shè)備間往來的數(shù)據(jù)。這是由設(shè)備地址和端點(diǎn)號給出的每個端點(diǎn)都有一定的特性，其中包括傳輸方式、總線訪問頻率、帶寬、端點(diǎn)號、數(shù)據(jù)包的最大容量等等。 端點(diǎn)：每一個 USB設(shè)備在主機(jī)看來就是一個端點(diǎn)的集合，主機(jī)只能通過端點(diǎn)與設(shè)備湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 進(jìn)行通訊，以使用設(shè)備的功能，每個端點(diǎn)實(shí)際上就是一個一定大小的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 . USB設(shè)備 USB設(shè)備包括 Hub和功能設(shè)備 ,而功能設(shè)備又可以 細(xì)分為定位設(shè)備、字符設(shè)備等等。 HUB通過僅僅通過在外設(shè)初次連接時 D＋或 D上的信號是高還是低即可判斷是高速設(shè)備還是低速設(shè)備。 USB信號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線，而且最長不能超過 5m，而在低速模式時中可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線，但最長不能超過 3m，這主要是由于信號衰減的限制，為了提供信號電壓保證，以及與終端負(fù)載相匹配，在電纜的每一端都使用了不平衡的終端負(fù)載，這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測外設(shè)，與端口的連接或分離，并 且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。 在 ， USB提供了兩種數(shù) 據(jù)傳輸率：一種是 12Mb的高速 (full speed)模式，另一種是 ，這兩種模式可以同時存在于一個 USB系統(tǒng)中，而引入低速模式主要是為了降低要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)。 圖 USB的物理層 其中 D+和 D是一對差模的信號線，而 VBus和 GND則提供了 ＋ 5V的電源，它可以給一些設(shè)備 (包括 Hub)供電，當(dāng)然要有一定的條件限制： USB系統(tǒng)通過 USB線纜為其外設(shè)提供不高于＋ 5V、 500mA的總線電源。 USB器件可以分為兩種，即 USB Hub和 USB功能部件 (Function Device). 圖 USB總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) . USB的物理層 USB的物理接口包括電氣特性和機(jī)械特性。 USB控制器是一個由硬件、軟件和固件 (Firmware)組成的復(fù)合體。圖 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)對點(diǎn)的。 PC機(jī)就是主機(jī)和根 Hub，用戶可以將外設(shè)或附加的 Hub與之相連，這些附加的 Hub湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 可以連接另外的外設(shè)以及下層 Hub。 目前帶寬最寬為 400Mb/S，能滿足一般的音頻、視頻傳輸，而IEEE1394b的帶寬能達(dá)到 。 . USB的缺點(diǎn) 在 USB連線上過多的延時將導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)超時錯誤，因而要求單個 USB連線的長度不能超過 5M，集線器的級聯(lián)不能超過 5級，這就說明了 系統(tǒng) 的最大連線是 30M。 D0 PT2262:D0 PT2272:VT 湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 PT2272接口的 波形 圖 解碼模塊和 單片機(jī)的連接如圖 D0 VT 與非 按鍵時 DO D1 VT PT2272 89S52 Vcc 排阻 74HC00 湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 四 章 USB接口技術(shù)簡介 . USB簡介 通用串行總線 （ USB）是一種新興的計(jì)算機(jī)外圍串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，它克服了計(jì)算機(jī)傳 /并口的缺陷，具有熱插拔，即插即用，數(shù)據(jù)傳輸可靠，擴(kuò)展方便，低成本等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)必備的接口之一 ，同時也被廣泛的應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 PT2272接口的 波形如圖 。由于單片機(jī)的 P0口用排阻拉高了 ， 所以要求當(dāng)有鍵按下時 P0口的電平會被拉低，當(dāng)按鍵松開時電平恢復(fù)高電位。 圖 。 編碼芯片 PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時，接收機(jī)對應(yīng)的 D1～ D4端輸出約 4V互鎖高電平控制信號，同時 VT端也輸出解碼有效高電平信號。 在這個系統(tǒng)中，采用 8位地址碼和 4位數(shù)據(jù)碼，這是由于解碼模塊 PT2272L4決定的。 L是代表鎖存的意思， 4是代表有 4位數(shù)據(jù)輸出。 無線編碼模塊采用的是 PT2262。 ASK解調(diào) 電路圖如 ?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無法封固，因?yàn)闊o論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。 采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到 315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及 抗機(jī)械振動性能都有極大改善。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于： 天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線 輸出端的波形在沒有信號比較干凈，干擾信號為短暫的針狀脈沖，而不象其它湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 超再生接收電路會產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強(qiáng)。 圖 ASK調(diào)制電路 . 無線收模塊的介紹 接收模塊的工作電壓為 5伏，靜態(tài)電流 4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為－ 105dbm，接收天線最好為 25～ 30厘米的導(dǎo)線，最好能豎立起來。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離 約 800米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。 發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應(yīng)離開周圍器件 5mm以上，以免受分布參數(shù)影晌。 數(shù)據(jù)模塊采用 ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號停止時發(fā)射電流降為零，數(shù)湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 據(jù)信號與 DF發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則 DF發(fā)射模塊將不能正常工作。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠(yuǎn)，比較適合惡劣條件下進(jìn)行通訊。當(dāng)發(fā)射電壓為 3V時，空曠地傳輸距離約 20～ 50米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓 5V時約 100～ 200米，當(dāng)電壓 9V時約 300～ 500米，當(dāng)發(fā)射電壓為 12V時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約 60毫安，空曠地傳輸距離 700～ 800米，發(fā)射功率約 500毫瓦。比如用 PT2262或者 SM5262等編碼集成電路配接時，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第 17腳接至 DF數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。聲表諧振器的頻 率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的 LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會發(fā)生偏移。 . 無線發(fā)模塊的介紹 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為 315M，采用聲表諧振器 SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在－ 25～＋ 85度之間變化時，頻飄僅為 3ppm/度。這個無線系統(tǒng)采用的是 ASK調(diào)制。 具體 流程圖 如 圖 。單片機(jī)的 P0口把收到的數(shù)據(jù)通過 USB接口，送到 USB驅(qū)動程序所開辟的一個緩沖區(qū)內(nèi)，然后桌面端的 PC程序通過讀緩沖區(qū)內(nèi)的速據(jù)，判斷是否應(yīng)該上翻頁，還是下翻頁。 當(dāng)無線編碼發(fā)射模塊上有數(shù)據(jù)變化時， PT2262就會把這個數(shù)據(jù)打包通過 ASK調(diào)制湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 傳給無線接收 部分。從而達(dá)到系統(tǒng)的要求。 由于做的產(chǎn)品不是標(biāo)準(zhǔn)的 HID設(shè)備，所以 WIN系統(tǒng)沒有提供驅(qū)動程序，需要自己編寫，所采用的編寫軟件是 WINDRIVER，很傻瓜的編程軟件，非常好用。而且它是標(biāo)準(zhǔn)的 51系列，上手容易。有一端時間，研究了很長時間的南京沁恒公司的 CH372A芯片，但是由于資料是在太少，不得不放棄了。 圖 本 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 原理圖 關(guān)于無線收發(fā)模塊，選用的就是上文所說的那種成品模塊，開發(fā)時間短， 價格便宜，而且外形美觀。價格 低廉，一對只要 45元。 PT226 PT2272都是 CMOS電路，因而具有功耗低、工作電壓范圍寬（ 3～ 15V）等特點(diǎn)。 PT2262最大有 12位三態(tài)地址，共有 531441種地址代碼。 具有很強(qiáng)的抗干擾性能。對于這個系統(tǒng)來說來說功能過多， 只要單工的無線模塊就足夠了。 熟知的就是 PTR2020，也就是 常說的 NRF401。這些器件一般通過數(shù)據(jù)地址線、串行總線、 I/O口與單片機(jī)連接， 可選擇的余地很大。而且 這種芯片在市面上很難找到， 并 且價格昂貴。 控制器和 USB接口 控制芯片結(jié)為一體的，也就是說單片機(jī)內(nèi)部帶 USB接口 控制芯片 ，這樣利用 USB控制設(shè)計(jì) USB設(shè)備可以大大簡化硬件電路，提高產(chǎn)品的可靠性。 . 系統(tǒng)分析 要搭構(gòu)遙控器的結(jié)構(gòu)，有幾種方案。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 市場上成熟產(chǎn)品的 原理圖 采用這種方式的遙控器， 由于內(nèi)部復(fù)雜，所以造成 成本都很高，而我 大多數(shù)的老師都有閃存，所以造成資源上的浪費(fèi)，所以提出了不帶閃存，只是一個遙控器的設(shè)計(jì)！ 湖北汽車工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 二 章 系統(tǒng) 分析及 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的分析 是至關(guān)重要的，它直接關(guān)系到設(shè)計(jì)產(chǎn)品發(fā)展的方向，也是設(shè)計(jì)產(chǎn)品的一個很重要的基礎(chǔ)。 圖 多媒體會議伴侶 他的設(shè)計(jì)依然是閃存加遙控方式，因此價格依然很高。產(chǎn)品如圖 。 產(chǎn)品如圖 、 。 在最近 1－ 2年內(nèi)，出現(xiàn)了一種新形式的遙控器，它是基于 USB口，及射頻技術(shù)的。由于紅外遙控鼠標(biāo)的控制信號發(fā)射有一定的方向性，不能跨越障礙物；并且遙控距離僅為 2－ 3米。主要特點(diǎn)就在于它的激光指示功能。 第二類：激光筆類 激光筆類的電子教鞭是目前市場上最普遍的產(chǎn)品，也是老師們用的最多的。這些投影機(jī)大多是比較高端，他們會自帶一個遙控器，用來遙控投影，并通過投影機(jī)與電腦的連接線，簡單控制演示的文件。其實(shí)所有的電子教鞭基本可以分為 3類：目前市面上各種各樣的電子教鞭基本普通的多媒體無線控制裝置為無線或者紅外鼠標(biāo)。對多媒體教室中遙控鼠標(biāo)功能的開發(fā)和研究，可以使教師在隨意位置利用遙控鼠標(biāo)控制計(jì)算機(jī)，為教師自由發(fā)揮講課藝術(shù)創(chuàng)造了條件。各種演講場合都也存在這樣的不方便之 處。造成演講者不能最大限度發(fā)揮，不方便作一些利用黑板板書，也不能更好與同學(xué)互動交流。教師為了講課時方便地翻動 PPT或者 Word頁，不得不一直站在電腦前面。同時，各種會議，企業(yè)產(chǎn)品發(fā)布等等都經(jīng)常通過 PowerPoint演示的方式來進(jìn)行。 關(guān)鍵詞： USB； PDIUSBD12； 單片機(jī) Abstract The ma