星載電子設備多余物數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

3 系統(tǒng)軟件模塊設計
3．1 USB固件程序
固件程序采用Cypress公司提供的固件程序框架，主要負責完成芯片初始化，對芯片進行配置、設備請求、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳墓ぷ?，完成特定的目的?br /> 本系統(tǒng)設計的固件程序?qū)X2配置為Slave FIFO模式，總線寬度為16位，在4個端點中，EP2和EP4未使用，EP6和EP8配置如表1所示。由于采用自動輸入輸出模式，主機和單片機是通過旁路FX2的CPU而直接連接的，所有數(shù)據(jù)直接通過EP6或EP8管道提交，不需固件程序的干預。標志引腳(FLAGA、FLAGB)掌握FX2各端點FIFO的狀態(tài)，F(xiàn)LAGB定義為輸入端點的滿標志，當數(shù)據(jù)滿時該引腳為低電平；FLAGB定義為輸出端點EP8的空標志，當主機傳來的數(shù)據(jù)被讀空時該引腳為低電平。

固件框架函數(shù)流程圖如圖4所示。TD_Init()函數(shù)是在設備重枚舉和任務調(diào)度啟用之前被調(diào)用，初始化用戶的全局狀態(tài)變量，規(guī)定各種端點資源的使用；TD_Poll()函數(shù)在設備工作期間被重復調(diào)用，包含一個執(zhí)行外設功能的狀態(tài)機：TD_Suspend()函數(shù)在框架進入掛起狀態(tài)之前被調(diào)用，包含使設備進入低功耗狀態(tài)的程序。

3．2 CPLD控制程序
邏輯控制器件EPM7064為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件AD7892、CY7C4265以及EZ—USB FX2 CY7C68013提供普通的時序信號、握手信號(滿、半滿、空標志信號)、讀寫信號和輸入輸出允許信號。A／D的采樣頻率、外部FIFO和USB內(nèi)部FIFO的讀寫時鐘均由EPM7064對外部時鐘的分頻和控制產(chǎn)生。
CHLD在完成這些端口FIFO的操作時，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)了這些操作，并在ALTERA公司提供的Quartus II 8．0開發(fā)工具綜合編譯并映射到CPLD中。
由于系統(tǒng)對USB采取了Slave FIFO模式異步方式讀寫數(shù)據(jù)，所以與訪問外部FIFO的讀寫時序類似。向FIFO寫數(shù)據(jù)的狀態(tài)設計進程如下。如圖5所示。

a：查詢控制信號線是否有寫事件(電平變化)發(fā)生，有就轉(zhuǎn)移到狀態(tài)b，否則保持在狀態(tài)a；
b：分配FIFOADR[1：0]=10，F(xiàn)IFO指針指向輸入端點，轉(zhuǎn)向狀態(tài)c；
c：檢查FIFO的滿標志是否為“假”(FIFO不滿)則轉(zhuǎn)向狀態(tài)d．否則保留在狀態(tài)c；
d：把外部數(shù)據(jù)放在FD[15：0]上，同時激活SLWR，然后轉(zhuǎn)向狀態(tài)e；
e：假如有更多的數(shù)據(jù)要傳輸，則轉(zhuǎn)向狀態(tài)b，否則轉(zhuǎn)到狀態(tài)a。
Slave FIFO模式的讀數(shù)據(jù)狀態(tài)設計進程類似。
3．3 驅(qū)動程序的設計和安裝
USB設備的驅(qū)動程序是開發(fā)USB外設的關鍵。設計的目標是在設備插上后，主機能通過USB總線自動下載該固件程序到EZ—USB外設芯片中，并自動完成該固件程序，建立起主機端與設備的通訊。USB的驅(qū)動程序包括通用驅(qū)動程序和固件下載驅(qū)動程序。前一個驅(qū)動程序采用EZ—USB軟件和硬件開發(fā)包提供的ezusb．sys驅(qū)動程序，可以直接使用，后一個驅(qū)動程序需自在固件程序框架下自行編寫并在DDK的環(huán)境下編譯生成。
所有的USB設備都至少具有一個VID和PID，VID和PID通過設備描述符表提交給Windows系統(tǒng)。同時，Windows系統(tǒng)使用INF文件將某一VID和PID綁定到某一設備驅(qū)動程序。這樣，Windows系統(tǒng)在知道了設備的VID和PID后，就通過存儲在INF文件中的信息查找該設備的驅(qū)動程。其中，INF文件是需編寫的安裝信息文件，開發(fā)人員只需修改INF文件中的VID、PID以及相應的設備描述符。
3．4 應用程序設計
應用程序完成的主要功能有：啟動／關閉USB設備，檢測USB設備，設置A／D，數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲等。
同步實時系統(tǒng)對多任務的要求比較普遍，在后臺采集數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)顯示的同時，還要在前臺界面對用戶的操作做出響應，使用傳統(tǒng)的單線程編程技術效率較低，無法及時處理，必須充分利用Windows的多任務處理功能，采用多線程編程技術來處理數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用Visual C++6.0作為程序的開發(fā)環(huán)境，并且充分運用了多線程的編程思想。在程序中設置3個線程：主線程負責用戶界面，它的生存周期就是整個應用程序的生存周期，用戶的動作(如鼠標事件、鍵盤事件等)都會觸發(fā)主線程的消息機制，從而完成對用戶的響應；而兩個分離的輔助線程分別負責數(shù)據(jù)的采集存儲、數(shù)據(jù)處理和顯示。