USB接口的RS485信號模擬器設(shè)計

(2)FT245R FIFO寫操作
寫操作時序如圖3所示。當TXE為低，表示當前FIFO發(fā)送緩沖區(qū)空，可以向發(fā)送緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)。在WR為高電平時，MCU將8位數(shù)據(jù)D[0：7]送到并行I／O口上，在WR信號電平由高變低時數(shù)據(jù)被寫入發(fā)送緩沖區(qū)中。當TXE為高時，表示當前FIFO發(fā)送緩沖區(qū)已滿或者正在寫入上一個字節(jié)，此時禁止向發(fā)送緩沖區(qū)中寫入任何數(shù)據(jù)。MCU向FT245R寫入數(shù)據(jù)時應(yīng)確保TXE為低。

2．2 單片機子系統(tǒng)
單片機子系統(tǒng)包括單片機和上電復(fù)位芯片。本設(shè)計中采用的單片機是AT89S52。 AT89S52作為系統(tǒng)的中央處理器擔負著系統(tǒng)和PC主機的通信、系統(tǒng)內(nèi)各部件正常工作等重要任務(wù)。AT89S52這款單片機內(nèi)部有看門狗電路，可防止程序陷入“陷阱”或跑飛。為了使單片機上電復(fù)位可靠，這里采用專門的復(fù)位芯片MAX708。
2．3 RS485接口電路設(shè)計
信號經(jīng)過單片機的UART接口，再經(jīng)過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。信號模擬器所需的供電電壓和電流滿足USB接口電源指標，因此采用USB接口為信號模擬器提供電源。
編者注：信號模擬器的電路原理圖見本刊網(wǎng)站www．mesnet．com．cn。

3 軟件設(shè)計
軟件的設(shè)計主要包括單片機程序的設(shè)計和PC機終端應(yīng)用程序的設(shè)計。
3．1 單片機程序設(shè)計
單片機程序采用C語言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性和可維護性高。
3．1．1 單片機讀寫FT245R FIFO緩沖區(qū)程序
單片機通過P0口來讀寫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1，這樣才能正確讀取數(shù)據(jù)。FT245R FIFO緩沖區(qū)讀寫時序要求如前文所述。MCU讀寫FT245R緩沖區(qū)程序如下：

3．1．2 單片機流程控制
MCU負責(zé)USB接口芯片F(xiàn)T245R的數(shù)據(jù)發(fā)送接收控制，單片機串口配置及串口接收發(fā)送任務(wù)。
整個程序的流程分為以下幾個步驟：
①單片機和FT245R的初始化，啟動看門狗程序。
②對FT245R接收緩沖區(qū)有無數(shù)據(jù)進行判斷，若無數(shù)據(jù)，喂狗；若有數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向步驟③。
③對幀信息類型進行判斷，若為命令配置幀，則讀取FT245R接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，然后對串口進行配置；若為數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)向步驟④。
④串口數(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)，然后通過串口進行發(fā)送。
⑤判斷串口發(fā)送和接收是否完畢，若完成，將接收到的數(shù)據(jù)寫入到FT245R發(fā)送緩沖區(qū)中；若未完成，喂狗，斷續(xù)執(zhí)行⑤。
⑥重復(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機終端應(yīng)用程序軟件設(shè)計
PC機終端應(yīng)用軟件程序的主要目的是實現(xiàn)對USB接口芯片F(xiàn)T245R的接口控制和讀寫操作，提供友好的人機界面來設(shè)置串行通信參數(shù)、數(shù)據(jù)幀格式、幀發(fā)送方式等。計算機端有關(guān)USB通信的開發(fā)不需要了解USB底層驅(qū)動，F(xiàn)TDI公司已經(jīng)以動態(tài)鏈接庫的形式封裝好了面向功能應(yīng)用的API函數(shù)，開發(fā)者可以在多種高級語言中調(diào)用，功能強大且靈活方便。