多功能智能插座USB接口通信電路設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)有的插座在其使用方式、功能以及外形特征等諸方面都表現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。有的增加了保險(xiǎn)功能、電源指示功能、開關(guān)功能， 有的增加了調(diào)壓功能。這些插座的功能無(wú)論怎樣，只能是單一的目的：為用電設(shè)備提供電源接口。它們的共同缺陷就是不具有信息化和智能化功能。為了實(shí)現(xiàn)插座的信息化和智能化，我們將研究設(shè)計(jì)的智能信息系統(tǒng)與插座結(jié)合，將該智能設(shè)備與電源插座合為一體，設(shè)計(jì)成多功能智能監(jiān)測(cè)插座。該插座由于在建筑電氣安裝時(shí)一次性固定完成，采用照明電源供電，人們使用時(shí)就好象使用普通電源插座一樣，免除了過(guò)多的連接線。

　　接口芯片及其工作原理

　　在這篇文章中我們采用Philips公司推出的PDIUSBD12芯片，這是一種價(jià)格便宜、功能完善的并行接口芯片，它支持多路復(fù)用、非多路復(fù)用和DMA并行傳輸。PDIUSBD12接口芯片遵從協(xié)議USB1.1，適合于不同用途的傳輸類型。PDIUSBD12需要外接微控制器（MCU）來(lái)進(jìn)行協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換，它對(duì)MCU沒有特殊要求，而且接口方便靈活，因此設(shè)計(jì)師可以選用自己熟悉的MCU對(duì)芯片進(jìn)行控制，也可利用Philips公司的固件 結(jié)構(gòu)來(lái)縮短開發(fā)時(shí)間、降低風(fēng)險(xiǎn)、減小投資。

　　性能特點(diǎn)：PDIUSBD12除了具有USB設(shè)備的一般特性外，還具有如下特點(diǎn)：（1）是一種高性能的USB接口芯片，其內(nèi)部集成有SIE（Serial Interface Engine）、320字節(jié)的FIFO、收發(fā)器和電壓調(diào)節(jié)器。（2）適用于大部分設(shè)備類規(guī)范。可與任何外部微控制器／微處理器實(shí)現(xiàn)高速并行接口，其速度可高達(dá)2Mbit/s，（3）可進(jìn)行完全獨(dú)立的DMA操作。（4）主端點(diǎn)配置有雙緩沖，因而可提高數(shù)據(jù)的吞吐量、減小數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。（5）當(dāng)采用同步傳輸方式時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸速度為1Mbit/s;而采用批量傳輸方式的速度為1Mbyte/s。在使用上述方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可方便地使用多種中斷方式。（6）帶有可編程的時(shí)鐘輸出，與USB總線的連接可通過(guò)軟件來(lái)控制（Soft Connect TM）。（7）有兩種工作電壓可供選擇：分別為3.3±0.3V和3.6～5.5V。（8）輸出和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)可通過(guò)USB連接指示燈來(lái)監(jiān)控。

　　通信硬件電路設(shè)計(jì)

　　本文我們選用89C52單片機(jī)作為該系統(tǒng)的微控制器。PDIUSBD12和89C52的電路連接如圖1所示：

　　圖1 USB接口通信電路

　　轉(zhuǎn)換卡電路設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)包括單片機(jī)軟件（固件）設(shè)計(jì)和主機(jī)部分軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件使用偉福公司提供的WAVE仿真軟件開發(fā)，并通過(guò)其仿真器進(jìn)行在線調(diào)試。主機(jī)部分軟件又包括驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序兩部分，分別使用DDK和VC6.0生成。

　　圖3 USB接口轉(zhuǎn)換卡電路圖

　　對(duì)于該智能監(jiān)測(cè)插座的研究目前仍然處于理論的設(shè)想與設(shè)計(jì)過(guò)程中，要做出產(chǎn)品來(lái)，仍然有很長(zhǎng)的路要走，需要更多的人投入更多的精力。尤其是利用USB通信這一塊，USB驅(qū)動(dòng)程序的編寫是個(gè)難點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷更新、完善和發(fā)展，相信該多功能插座的實(shí)現(xiàn)會(huì)越來(lái)越容易。