基于ＵＳＢ接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設計

1、基于接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設計【摘要】數(shù)據(jù)傳輸是現(xiàn)代通信過程中的一個重要環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，不僅要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_率要高，而且要求速度快、連接過程簡單。傳統(tǒng)的通信技術(shù)是通過數(shù)據(jù)線和串口/并口將設備連接在一起，這樣就存在連接不方便、受限條件較多等因素；并且傳統(tǒng)的rs232串口通訊和并口通訊都存在傳輸速度低、接口的連接過于復雜等缺乏之處。而基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以較好的解決這些問題。本文所介紹的一種基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用了usb接口的高傳輸速率、平安性高、即插即用等優(yōu)點，并結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實現(xiàn)了計算機之間的高速平安的數(shù)據(jù)通訊，解決了傳統(tǒng)通信技術(shù)帶給我們的不便?！?/p>

2、關(guān)鍵詞】usb接口數(shù)據(jù)傳輸ars344bx芯片現(xiàn)代社會消費的各行業(yè)和日常生活都需要對各種數(shù)據(jù)進展傳輸。利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進展數(shù)據(jù)傳輸,存在速度慢、擴展性差、安裝費事、易受各種環(huán)境的干擾,在許多場合尤其是便攜式應用場合不方便等缺點。目前廣泛應用的usb2.0接口技術(shù)具有安裝方便、帶寬高、本錢低、可靠性高、易于擴展等優(yōu)點。目前usb2.0支持的最高傳輸速度可到達480bps,根本可以滿足日益復雜的高級外設與p機之間的高性能連接需求,正逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸開展的必然趨勢之一。鑒于此,本系統(tǒng)采用usb2.0技術(shù)運用ar芯片進展通信接口的設計。1數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造設計基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體

3、方案如下列圖所示，該系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩局部組成。其中，發(fā)射系統(tǒng)由ar芯片控制射頻發(fā)射模塊和ar控制usb芯片兩局部組成。系統(tǒng)的工作過程為：主機將數(shù)據(jù)通過usb接口傳給ar，數(shù)據(jù)通過ar的spi口再傳給射頻發(fā)射模塊，最后由射頻發(fā)射模塊把數(shù)據(jù)發(fā)射出去。射頻接收端接收到符合的數(shù)據(jù)包后，通知ar讀取數(shù)據(jù)，ar將數(shù)據(jù)通過usb接口送給主機，這樣就完成了一個數(shù)據(jù)包從發(fā)射端到接收端的傳輸。1.1usb接口芯片和主控制器芯片的選擇usb控制器有2類,一種是集成了usb接口的單片機,如ypress公司消費的ez2usb(基于8051)系列芯片y768013、y764613等;另一種是單獨的usb控制器,如p

4、hilips公司的pdiusbd12、isp1581,nethip公司的net2888,natinal公司的usbn9603、usbn9604等。第一種開發(fā)工具雖然編程簡單,但需要購置專門的開發(fā)系統(tǒng),投資較大,并且單片機性能有限；后種芯片的特點是價格低廉、連接方便、可靠性高,但其片上不帶pu,必須選擇微處理器來進展協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)選擇了片上不帶pu的性價比擬高的usb2.0控制芯片isp1581,它完全符合usb2.0標準,傳輸率可達480bps,采用isp1581可以快速開發(fā)出高性能的usb2.0設備,同時為了滿足速度要求,主控器芯片選擇了高性能、低功耗的ar芯片s344bx。1.

5、2ars344bx的工作原理s344bx微處理器是由sasungeletrnis.,ltd為手持設備設計的低功耗、高度集成的基于ar7tdi核的微處理器。s344bx具有豐富的內(nèi)置部件，包括：8kbahe,內(nèi)部sra，ld控制器，帶自動握手的2通道uart，4通道da，系統(tǒng)管理器片選邏輯，fp/ed/sdra控制器，代用p功能的5通道定制器，i/端口，rt，8通道10位ad，-bus接口，s-bus接口，同步si接口和pll備頻器。s344bx采用了一種新的總線構(gòu)造，即sabasasungarpu嵌入式微處理器總線構(gòu)造和0.25u工藝的s標準宏7單元和存儲編譯器。它的低功耗精簡和出色的全靜態(tài)設

6、計特別適用與對本錢和功耗敏感的應用。1.2.1s344bx中斷概述ar7tdi具有外部中斷(irq)、快速中斷(fiq)和軟件中斷sftareinterrupt三種中斷方式，其中外部中斷和快速中斷均是硬件中斷。對于ar7tdi內(nèi)核的微處理器來說，中斷是作為一種異常來處理的。s344bx的中斷控制器可以接收來自30個中斷源的中斷懇求。這些中斷源來自da、uart、si等芯片內(nèi)部外圍或接口芯片的外部引腳。中斷控制器的任務是在片內(nèi)外圍和外部中斷源組成的多重中斷發(fā)生時，經(jīng)過優(yōu)先級判斷選擇其中的一個中斷，通過fiq快速中斷懇求或irq通用中斷懇求向ar7tdi內(nèi)核發(fā)出fiq或irq中斷懇求。實際上最初a

7、r7tdi內(nèi)核只有fiq和irq兩種中斷，其他的中斷都是各芯片廠家在設計芯片時定義的，這些中斷根據(jù)中斷的優(yōu)先級上下來進展處理。特別的是，為理解決一般的中斷形式在進入所需的效勞程序前需要很長的中斷反響時間的問題，s344bx提供了一種新的中斷形式矢量中斷形式。它具有is構(gòu)造微控制器的特征，可以縮短中斷反響時間。1.2.2s344bx中斷處理流程s344bx處理器的中斷處理與其他處理器的處理形式根本上是一致的，只是由于引入了幾種不同的處理器形式，使中斷處理變得更容易。中斷處理的典型步驟如下：第1步：保存現(xiàn)常當系統(tǒng)出現(xiàn)中斷時，處理器首先要做的就是保存現(xiàn)場，這一過程包括：保存當前的p值到lr(鏈接存放

8、器)中，保存當前程序運行狀態(tài)psr到程序狀態(tài)保存存放器spsr中。由于ar7tdi采用了三級流水線構(gòu)造，此時的p值實際上等于當前指令地址加上8ar指令時，那么返回時還需要將保存的p值減4，得到當前指令的下一條指令。第2步：形式切換。設置當前程序狀態(tài)psr中相應的位，使處理器進入相應的執(zhí)行形式。如當進入fiq形式時，制止fiq中斷。第3步：獲取中斷源。如irq中斷，都從向量地址0 x18處開場執(zhí)行，通常在此地址處放一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到中斷程序。第4步：處理中斷。獲取中斷源后，通過中斷向量表獲取相應中斷的處理程序入口，調(diào)用對應的中斷處理函數(shù)。第5步：恢復現(xiàn)場，中斷返回。返回時需要恢復處理器形式，包

9、括恢復中斷處理用到的所有存放器、恢復被中斷的程序狀態(tài)到當前程序狀態(tài)psr，并跳轉(zhuǎn)到被中斷的主程序。2usb設備驅(qū)動程序的開發(fā)當外設連接到主機上的usb接口時，主時機檢測到新硬件，這時需安裝一個驅(qū)動程序，在該驅(qū)動程序中包含了一個動態(tài)鏈接庫dll。該dll由四局部組成：lassiinterfaefuntins、eeprinterfae、extendedapi和ft-in32api。lassiinterfaefuntins中包括ft_pen、ft_read、ft_rite、ft_lse、ft_settieuts等函數(shù)。基于inds2000和xp的usb設備驅(qū)動程序采用in32設備驅(qū)動模型d(in32

10、driverdel)。usb數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設備驅(qū)動程序處于固件程序和用戶態(tài)應用程序之間,幫助操作系統(tǒng)識別usb設備,同時建立主機與設備之間的通信。d驅(qū)動程序具有標準的模型,我們使用開發(fā)工具包driverstudis中的driverrks進展usb總線驅(qū)動程序的開發(fā),利用其向?qū)Чδ苌沈?qū)動程序框架,然后根據(jù)詳細情況添加適當代碼,經(jīng)過編譯、調(diào)試,構(gòu)造驅(qū)動程序.sys文件。使用driverrks還可以生成驅(qū)動程序的安裝文件(inf文件),用以將usb設備及接口安裝在主機上。這個過程是非常方便、快捷的。3.結(jié)論隨著數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的飛速開展,在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中采用usb接口進展數(shù)據(jù)的高速傳輸已經(jīng)得到非常廣泛的應用。本系統(tǒng)通過ar芯片s344bx進展usb接口的控制，在主機端用vb編寫了usb軟件，實現(xiàn)了兩臺設備之間的快速數(shù)據(jù)傳輸，解決了傳統(tǒng)通信技術(shù)的缺乏，具有很好的應用前景。當然，在基于usb接口的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,包括固件程序、d設備驅(qū)動程序以及用戶態(tài)應用程序等在內(nèi)的軟件設計是非常關(guān)鍵的,軟件系統(tǒng)的設計需要建立在相關(guān)硬件系統(tǒng)設計的根