基于USB接口的数据采集系统设计

驱动开发工具有ＤＤＫ和第三方开发工具。其中ＤＤＫ开发难度最大，第三方开发工具有ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ和Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ等。ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ难度适中，而Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ则属于应用层驱动开发，难度小，但效率低，并存在发布问题。

ＤＤＫ驱动程序开发工作包括：开发环境设置（ＶＣ编译环境）[５]、驱动程序设计[６]、安装文件（ＩＮＦ文件）设计。

驱动程序设计采用ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅ Ｍｏｄｅ）。ＷＤＭ设备驱动程序提供了一个参考框架，大大降低了由ＤＤＫ书写驱动程序带来的难度。

Ｄ１２驱动使用的例程包括：ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ、ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ、ＤｉｓｐａｔｃｈＰｎｐ、ＤｉｓｐａｔｃｈＲｅａｄ、ＤｉｓｐａｔｃｈＷｒｉｔｅ和ＤｉｓｐａｔｃｈＤｅｖｉｃｅＣｏｎｔｒｏｌ例程， 以下是Ｄ１２的ＷＤＭ驱动程序函数：

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＣＲＥＡＴＥ] ＝ Ｄ１２＿Ｃｒｅａｔｅ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＣＬＯＳＥ] ＝ Ｄ１２＿Ｃｌｏｓｅ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＤｒｉｖｅｒＵｎｌｏａｄ ＝ Ｄ１２＿Ｕｎｌｏａｄ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＤＥＶＩＣＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ;

＝Ｄ１２＿ＰｒｏｃｅｓｓＩＯＣＴＬ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＷＲＩＴＥ] ＝ Ｄ１２＿Ｗｒｉｔｅ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＲＥＡＤ] ＝ Ｄ１２＿Ｒｅａｄ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＳＹＳＴＥＭ＿ＣＯＮＴＲＯＬ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＰＮＰ]＝Ｄ１２＿Ｄｉｓｐａｔｃｈ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ[ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＰＯＷＥＲ]＝Ｄ１２＿Ｐｒｏｃｅｓｓ－ＰｏｗｅｒＩｒｐ;

ＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ－＞ＤｒｉｖｅｒＥｘｔｅｎｓｉｏｎ－＞ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ＝Ｄ１２＿ＰｎＰＡｄｄＤｅｖｉｃｅ;

驱动程序与应用程序和硬件之间通信都是ＩＲＰ（Ｉ／Ｏ请求包）完成的。ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＰＮＰ主要是实现ＵＳＢ即插即用，例如设备的添加、删除和资源的分配；ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＰＯＷＥＲ实现电源管理，例如设备的挂起和唤醒；ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＣＲＥＡＴＥ(创建)、ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＣＬＯＳＥ(关闭)、ＩＲＰ＿ＭＪ＿

ＤＥＶＩＣＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ（设备控制）、ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＷＲＩＴＥ（读）和ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＲＥＡＤ?穴写?雪是主要完成数据通信的函数，实现管道的创建、关闭和数据读写。其中设备控制具有输入输出缓冲区，可实现读和写功能；ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ和ＤｒｉｖｅｒＵｎｌｏａｄ实现设备管理，在设备添加和卸载时，创建和删除设备，以及管理资源分配。

驱动程序通过安装文件（．ｉｎｆ文件）中ＰＩＤ(产品识别号)和ＶＩＤ（厂商识别号）识别ＵＳＢ设备。

２．４．３ 应用程序设计

主机应用程序的编写使用ＶＣ编译环境中的ＡＰＩ函数实现。

应用程序的编程方法与串口编程类似。首先必须查找设备，打开设备的句柄；然后进行读写和控制操作；最后是关闭设备句柄。为了提高效率，可使用多线程技术实现读写。

应用程序通过ＧＵＩＤ(注册表驱动唯一识别号)查找驱动程序。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

２．５ 调 试

首先是固件调试，可用仿真机完成，驱动开发工具Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ也是很好的固件调试工具，例如测试标准请求、厂商请求和管道读写。其次是驱动调试，这是ＵＳＢ接口开发最困难的部分，调试工具可用ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中Ｓｏｆｔｉｃｅ工具和文献[６]中ＤｅｂｕｇＰｒｉｎｔ跟踪工具，监视工具Ｂｕｓ Ｈｏｕｎｄ可监视ＵＳＢ的实际数据传输情况。需要注意的是，驱动调试必须在应用程序正确调用的前提下。

２．６ ＵＳＢ传输速度

主机每过１ｍｓ发出一个ＳＯＦ（起始帧），四种ＵＳＢ传输类型都分布在１ｍｓ的帧内。所以为了提高传输速度，可加大端点缓冲区的大小和使用双缓冲（有些芯片还有四缓冲），在１ｍｓ内尽量多传输数据；采用ＤＭＡ传输方式，ＵＳＢ设备不通过微控制器直接完成数据传输，当然相应硬件和软件开发的难度增加；如果单片机数据加载速度较慢，则可考虑使用高速指令的单片机；如果速度要求在１ＭＢ／ｓ以上，则考虑采用ＵＳＢ２．０接口芯片。

本文以ＵＳＢ接口程序在１６路温度采集系统中的应用为例，介绍了ＵＳＢ的接口标准和程序设计。该系统经过一段时间运行，稳定可靠，目前已广泛应用于航空电子设备的测温系统。