兩自由度振動偏移量實時采集設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)

　　圖3 流程圖

　　圖4 SPI接口讀操作時序圖

　　圖5 SPI接口寫操作時序圖

3.4 ADNS-3080的固件下載

　　DSP固件開發(fā)有兩種方式，一是自行開發(fā)程序，二是使用廠商已提供的固件程序。Agilent公司提供了ADNS-3080的固件adns3080_srom_51.inc（共1986個字節(jié)），從官方網(wǎng)站即可下載。本次設(shè)計該固件是通過主機的應(yīng)用程序下載到設(shè)備端點，由單片機控制寫入ADNS-3080SRAM中［7］。寫入時先要對ADNS-3080進行下載前的初始化工作。下載完成以后通過讀ADNS-3080的SROM_ID寄存器來檢驗下載是否成功。

　　3.5 設(shè)備驅(qū)動及其Inf文件設(shè)計

　　在設(shè)備開發(fā)時可以使用控制面板下載單片機固件，但最終產(chǎn)品需要自動完成固件下載和設(shè)備的重枚舉。自動的固件下載和設(shè)備的重枚舉兩個功能的完成依賴于兩個驅(qū)動，一個用于枚舉設(shè)備后下載固件至單片機，叫下載驅(qū)動（EZ-LoaderDriver）；一個用于設(shè)備重枚舉后與主機通信，叫功能驅(qū)動。

　　EZ-LoaderDriver源碼由EZ-USB軟件開發(fā)包提供，結(jié)合微軟提供的DDK在VisualC++6.0開發(fā)環(huán)境下把固件和驅(qū)動重新編譯即可。具體步驟：①使用EZ-USB軟件開發(fā)包提供的Hex2C工具把單片機固件程序Hex文件轉(zhuǎn)化為C文件；②用固件程序C代碼中的firmware［］數(shù)據(jù)取替EZ-LoaderDriver中firmware.c文件中的數(shù)組，重新編譯即可生成所需的EZ-LoaderDriver。

　　功能驅(qū)動的設(shè)計可以使用Cypress公司提供的GPD（通用設(shè)備驅(qū)動程序），也可以自行開發(fā)。目前自行開發(fā)的方式有三種，使用微軟提供的DDK、使用Windriver、使用DriveWorks，其中DriveWorks開發(fā)帶有現(xiàn)成的驅(qū)動生成向?qū)?，開發(fā)較為容易，但沒有前兩種方式設(shè)計的驅(qū)動靈活。GPD目前有EZ-USB.sys和CyUSB.sys兩個，它們提供了USB標準設(shè)備請求和數(shù)據(jù)傳輸連接，后者自帶應(yīng)用程序API函數(shù)，開發(fā)應(yīng)用程序較為容易，因此本設(shè)備選擇了CyUSB.sys。

　　設(shè)備驅(qū)動的Inf文件是在設(shè)備第一次連接主機時為主機安裝設(shè)備驅(qū)動提供相應(yīng)的信息。Inf文件的內(nèi)容主要包括驅(qū)動提供商名稱、廠商標識符（VID）、設(shè)備標識符（PID）、驅(qū)動安裝目錄、添加的注冊表信息等，設(shè)計時找一樣本修改上述內(nèi)容即可。

　　4 結(jié)束語

　　4.1 硬件電路設(shè)計注意事項

　　在硬件電路設(shè)計時為了便于測試，采用了模塊化的思想，分為供電模塊、CY7C68013模塊、ADNS-3080模塊三塊，且每一塊都引出了相應(yīng)測試管腳。

　　板級設(shè)計中有兩個高頻電路塊要注意的地方，說明如下：（1）保持D+和D-等間距布線，布線長度要小于75mm，且兩線長度相差要在1.25mm以內(nèi)，最好用地線包裹，避免通過過孔；（2）USB連接線使用屏蔽線，長度要小于5m;（3）晶振到CY7C68013的走線要盡可能短且遠離D+和D-，使用陶瓷電容作為晶振電路電容。

　　4.2 性能探討與展望

　　該設(shè)備具備軟配置特性，即在E2PROM中燒寫不同的VID、PID，可加載不同的一套固件、驅(qū)動和應(yīng)用程序，而且可以無限次的加載，設(shè)備功能的修改、升級特別容易；再加之該設(shè)備可以對在速度≤1m/s，加速度≤160m/s2范圍內(nèi)振動的物體實現(xiàn)所有運動學(xué)參數(shù)2mm精度的實時采集分析。其開發(fā)難度小、使用范圍廣、升級便捷、設(shè)備接口人性化、數(shù)據(jù)采集實時精確等優(yōu)點使得該設(shè)備具有了非常大的應(yīng)用前景。