基于USB接口的信號(hào)模擬器設(shè)計(jì)

　　2．3 RS485接口電路設(shè)計(jì)

　　信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的UART接口，再經(jīng)過(guò)MAX485轉(zhuǎn)換即構(gòu)成了RS485通信接口。

　　2．4 硬件電路圖

　　USB接口可以向外提供電源。USB接口規(guī)范規(guī)定：可提供電源電壓為4．75～5．25 V，低輸出功率USB端口最大的輸出電流為100mA。信號(hào)模擬器所需的供電電壓和電流滿足USB接口電源指標(biāo)，因此采用USB接口為信號(hào)模擬器提供電源。　　

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)和PC機(jī)終端應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。

　　3．1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)程序采用C語(yǔ)言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性和可維護(hù)性高。

　　3．1．1 單片機(jī)讀寫(xiě)FT245R FIFO緩沖區(qū)程序

　　單片機(jī)通過(guò)P0口來(lái)讀寫(xiě)FT245R FIFO緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。P0口作為數(shù)據(jù)總線，讀數(shù)據(jù)前，須向P0口全寫(xiě)1，這樣才能正確讀取數(shù)據(jù)。FT245R FIFO緩沖區(qū)讀寫(xiě)時(shí)序要求如前文所述。MCU讀寫(xiě)FT245R緩沖區(qū)程序如下：

　　3．1．2 單片機(jī)流程控制

　　MCU負(fù)責(zé)USB接口芯片F(xiàn)T245R的數(shù)據(jù)發(fā)送接收控制，單片機(jī)串口配置及串口接收發(fā)送任務(wù)。

　　整個(gè)程序的流程分為以下幾個(gè)步驟：

　?、賳纹瑱C(jī)和FT245R的初始化，啟動(dòng)看門(mén)狗程序。

　　②對(duì)FT245R接收緩沖區(qū)有無(wú)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若無(wú)數(shù)據(jù)，喂狗；若有數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向步驟③。

　?、蹖?duì)幀信息類(lèi)型進(jìn)行判斷，若為命令配置幀，則讀取FT245R接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，然后對(duì)串口進(jìn)行配置；若為數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)向步驟④。

　?、艽跀?shù)據(jù)發(fā)送接收采用查詢方式，MCU讀取FT245R接收緩沖區(qū)的1字節(jié)，然后通過(guò)串口進(jìn)行發(fā)送。

　?、菖袛啻诎l(fā)送和接收是否完畢，若完成，將接收到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到FT245R發(fā)送緩沖區(qū)中；若未完成，喂狗，斷續(xù)執(zhí)行⑤。

　?、拗貜?fù)執(zhí)行②～⑤，直到讀出接收緩沖區(qū)里的所有數(shù)據(jù)。

　　3．2 PC機(jī)終端應(yīng)用程序軟件設(shè)計(jì)

　　PC機(jī)終端應(yīng)用軟件程序的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)USB接口芯片F(xiàn)T245R的接口控制和讀寫(xiě)操作，提供友好的人機(jī)界面來(lái)設(shè)置串行通信參數(shù)、數(shù)據(jù)幀格式、幀發(fā)送方式等。計(jì)算機(jī)端有關(guān)USB通信的開(kāi)發(fā)不需要了解USB底層驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)TDI公司已經(jīng)以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式封裝好了面向功能應(yīng)用的API函數(shù)，開(kāi)發(fā)者可以在多種高級(jí)語(yǔ)言中調(diào)用，功能強(qiáng)大且靈活方便。

　　FTDI公司為FT245R芯片提供了2種驅(qū)動(dòng)程序：VCP驅(qū)動(dòng)和D2XX驅(qū)動(dòng)。使用VCP驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)300 kb／s；使用D2XX驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1 Mb／s。下面分別介紹基于以上2種驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)。

　　3．2．1 基于VCP驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

　　在PC機(jī)上安裝一個(gè)由FTDI公司提供的虛擬串行口VCP(Virtual COM Port)驅(qū)動(dòng)程序，它是將USB接口芯片虛擬成操作系統(tǒng)的一個(gè)串口通信口，對(duì)這一虛擬的串行口的操作等同于對(duì)該USB接口設(shè)備的操作。應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用 Win32 COMM控件的API函數(shù)來(lái)完成對(duì)芯片的讀／寫(xiě)操作。

　　VCP驅(qū)動(dòng)由2部分組成：FTDIBUS和FTSER2K。FTDIBUS完成2個(gè)功能：控制虛擬串口的生成，以及與USB接口芯片進(jìn)行通信。FTSER2K完成對(duì)串口的各種操作。

　　應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)可以采用成熟的串行通信控件MSComm來(lái)完成對(duì)虛擬串口的各種操作。MSComm控件很好地封裝了Windows API的串口通信函數(shù)，屏蔽了繁瑣的通信細(xì)節(jié)，只需使用控件提供的接口即可。