RS232轉(zhuǎn)USB接口的通訊模塊設(shè)計(jì)

圖2為IC卡門(mén)禁考勤系統(tǒng)USB通信實(shí)現(xiàn)硬件方框原理圖.

四、軟件設(shè)計(jì)和執(zhí)行

　　系統(tǒng)軟件由6部分組成:定義描述符、設(shè)備檢測(cè)和列舉、端點(diǎn)中斷服務(wù)程序、USB數(shù)據(jù)交換模塊、串行口數(shù)據(jù)交換模塊、USB/Serial模塊接口. 下面簡(jiǎn)要描述其中部分模塊程序的功能和實(shí)現(xiàn)思想.

1、描述符定義

　　描述符是數(shù)據(jù)結(jié)果或信息的格式化塊,它可以使主機(jī)知道這個(gè)設(shè)備.每個(gè)描述符包含了這個(gè)設(shè)備整體的信息或者某個(gè)元素的信息.所有的USB外設(shè)必須響應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的USB描述符的請(qǐng)求.

該系統(tǒng)中使用了1個(gè)接口和2個(gè)終端(控制和中斷輸入).由于受Win98的限制還不能使用中斷輸出終端,因此為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們通過(guò)在端點(diǎn)0中使用SetReport傳輸PC機(jī)欲送往IC卡門(mén)禁考勤設(shè)備的數(shù) 據(jù).

　　數(shù)據(jù)接收是在Output Reports中完成的.它根據(jù)送往IC卡門(mén)禁考勤設(shè)備最大的數(shù)據(jù)量,系統(tǒng)定義為16K個(gè)8位域.發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)是在輸入報(bào)告中完成的,它是8K個(gè)8位域.

2、設(shè)備檢測(cè)和列舉

　　當(dāng)1個(gè)USB人機(jī)接口類(lèi)(HID)設(shè)備第一次連接到總線(xiàn),它將被總線(xiàn)供電但仍然非功能性等待1個(gè)總線(xiàn) 復(fù)位.D-端的上拉電阻通知Hub連接上了新的設(shè)備,主機(jī)也同時(shí)知道了新連接的USB設(shè)備,并將它復(fù) 位.緊跟輸入包之后,主機(jī)發(fā)送1個(gè)配置包,從缺省地址0處讀取設(shè)備描述符.讀到描述符后,主機(jī) 將分配一個(gè)新的地址給設(shè)備,并繼續(xù)查詢(xún)關(guān)于設(shè)備描述、配置描述、人機(jī)報(bào)告描述的信息,設(shè)備將 開(kāi)始對(duì)新分配的地址作出反應(yīng).根據(jù)從設(shè)備處返回的信息,主機(jī)知道了被設(shè)備支持的數(shù)據(jù)終端的數(shù) 量,完成列舉過(guò)程.列舉結(jié)束后,Windows將把新的設(shè)備加入到控制面板的設(shè)備管理器中顯示.

為此,在微控制器中必須寫(xiě)入訪問(wèn)描述符的代碼,這樣便于對(duì)主機(jī)在列舉設(shè)備時(shí)發(fā)送的請(qǐng)求作出有 效的辨識(shí)和響應(yīng).在設(shè)備方面需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)INF文件,使Windows能夠辨識(shí)設(shè)備,并且為設(shè)備找到其 驅(qū)動(dòng).由于操作系統(tǒng)提供了簡(jiǎn)單的INF文件,因此,開(kāi)發(fā)中只需要編寫(xiě)寫(xiě)入到微控制器中的程序.

3、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過(guò)程

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到門(mén)禁考勤系統(tǒng)是通過(guò)控制端點(diǎn)0中使用SetReport來(lái)完成的.主機(jī)先向門(mén)禁考勤系統(tǒng)請(qǐng)求 發(fā)送數(shù)據(jù),設(shè)備響應(yīng)請(qǐng)求后,主機(jī)便開(kāi)始執(zhí)行. 當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)設(shè)備的終端0時(shí),將對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一個(gè) 中斷.此時(shí),相應(yīng)的中斷服務(wù)程序便將數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)緩沖區(qū).一旦進(jìn)入端點(diǎn)0的中斷服務(wù)程序,所 有的中斷必須關(guān)閉,確保能夠正確地復(fù)制數(shù)據(jù).

　　微處理器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)編程為可以接收64個(gè)字節(jié),這個(gè)值是存放在設(shè)置包的包頭請(qǐng)求信息中.從主機(jī)處接收到的最大包大小,是根據(jù)它將發(fā)送給門(mén)禁考勤系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)量來(lái)決定的.

　　系統(tǒng)還使用了Put_command線(xiàn)程,通過(guò)1個(gè) I/O端口引腳,向門(mén)禁考勤系統(tǒng)串口發(fā)送數(shù)據(jù).在執(zhí)行此線(xiàn)程時(shí),根據(jù)串口通信協(xié)議插入了起始位、停止位以及相應(yīng)的延時(shí).

　　從門(mén)禁考勤系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的過(guò)程是利用端點(diǎn)1完成的.端點(diǎn)1配置為1個(gè)中斷輸入端點(diǎn),當(dāng)有1個(gè)起始 位到達(dá)引腳時(shí),GPIO中斷必須打開(kāi),并關(guān)閉所有其它類(lèi)型中斷.設(shè)計(jì)中通過(guò)使用1個(gè)Get_Serial線(xiàn) 程來(lái)收集I/O引腳發(fā)出的串行數(shù)據(jù),并把它存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū).同時(shí)該線(xiàn)程負(fù)責(zé)檢驗(yàn)接收到的起始位 和停止位的正確性.當(dāng)收到8個(gè)字節(jié)時(shí),將接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)復(fù)制到終端1的緩沖區(qū),并且允許微 處理器響應(yīng)中斷輸入請(qǐng)求.

　　考慮到一般串行口的有效波特率的范圍在300~19 200 bps,我們按處于最大波特率19 200 bps的情況來(lái)考慮,傳輸1個(gè)字符需要時(shí)間接近0.75ms;而1個(gè)輸入中斷大約每10 ms送1個(gè)8字節(jié)的數(shù)據(jù)包, 因此,設(shè)計(jì)1個(gè)128字節(jié)的快速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)便可以保證不會(huì)丟失數(shù)據(jù).

　　RS-232-USB接口轉(zhuǎn)換模塊用于改進(jìn)我們的IC卡門(mén)禁考勤系統(tǒng),使用效果良好.