1． 引言

通用串行總線（USB，Universal Serial Bus）是現(xiàn)代PC數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢，PC的所有外設(shè)，包括鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、錄音機、數(shù)字音響、電視機頂盒、數(shù)碼相機、掃描儀、MODEM及各種多媒體音頻、視頻設(shè)備均可通過USB接口接入PC。USB總線同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即為這種總線接入系統(tǒng)。

2． 硬件方案

本系統(tǒng)采用MAXIAM公司的MAX125四路12位同步采集芯片，只需一個啟動信號即可實現(xiàn)同步采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，完成后給出一個轉(zhuǎn)換完成信號，可從端口依次讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，送入單片機處理；USB接口芯片采用PHILIPS 公司的PDIUSBD12，此芯片單片集成SIE、FIFO存儲器、收發(fā)器及電壓變換器，并嚴格遵從USB1.1協(xié)議，PHILIPS SIE完成USB協(xié)議層，并且完全高速硬連接，無須任何軟件干預(yù)。此模塊功能包括：同步模式識別，并/串轉(zhuǎn)換，位填充/解填充，CRC檢驗/產(chǎn)生，PID 確認/產(chǎn)生，地址識別，握手響應(yīng)/產(chǎn)生；類似于控制其它接口芯片（如并口芯片）一樣控制此接口芯片，單片機將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送至PIDUSBD12， PIDUSBD12將自動完成通過USB接口傳輸數(shù)據(jù)至PC的功能（按USB1.1協(xié)議），

具體實現(xiàn)電路如圖1：

3． 軟件接口程序

雖然Win95 OSR2.1 支持USB，但微軟推薦在win98或win2000上使用USB。軟件部分由WDM驅(qū)動程序和應(yīng)用程序組成。對于USB客戶驅(qū)動程序，主要是與 USBDI打交道，下面的代碼完成了對于IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE的響應(yīng)。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// UsbgatherRead：

//

// Description：

// Handle IRP_MJ_READ requests

//

// Arguments：

// Pointer to our FDO

// Pointer to the IRP

// IrpStack-》Parameters.Read.xxx has read parameters

// User buffer at： AssociatedIrp.SystemBuffer （buffered I/O）

// MdlAddress （direct I/O）

//

// Return Value：

// This function returns STATUS_XXX

NTSTATUS UsbgatherRead（ IN PDEVICE_OBJECT fdo，

IN PIRP Irp）

{

PUSBgather_DEVICE_EXTENSION dx = （PUSBgather_DEVICE_EXTENSION）fdo-》DeviceExtension;

if（ dx-》IODisabled）

return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DEVICE_NOT_CONNECTED， 0）;

if （！LockDevice（dx））

return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DELETE_PENDING， 0）;

PIO_STACK_LOCATION IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation（Irp）;

NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;

ULONG BytesTxd = 0;

// 得到參數(shù)

LONGLONG FilePointer = IrpStack-》Parameters.Read.ByteOffset.QuadPart;

ULONG ReadLen = IrpStack-》Parameters.Read.Length;

// 檢查文件指針

if（ FilePointer0）

status = STATUS_INVALID_PARAMETER;

else

{

status = UsbDoInterruptTransfer（ dx， Irp-》AssociatedIrp.SystemBuffer， ReadLen）;

BytesTxd = ReadLen;

}

// 完成 IRP

CompleteIrp（Irp，status，BytesTxd）;

UnlockDevice（dx）;

return status;

}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// UsbgatherWrite：

//

// Description：

// Handle IRP_MJ_WRITE requests

//

// Arguments：

// Pointer to our FDO

// Pointer to the IRP

// IrpStack-》Parameters.Write.xxx has write parameters

// User buffer at： AssociatedIrp.SystemBuffer （buffered I/O）

// MdlAddress （direct I/O）

//

// Return Value：

// This function returns STATUS_XXX

NTSTATUS UsbgatherWrite（ IN PDEVICE_OBJECT fdo，

IN PIRP Irp）

{

PUSBgather_DEVICE_EXTENSION dx = （PUSBgather_DEVICE_EXTENSION）fdo-》DeviceExtension;

if（ dx-》IODisabled）

return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DEVICE_NOT_CONNECTED， 0）;

if （！LockDevice（dx））

return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DELETE_PENDING， 0）;

PIO_STACK_LOCATION IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation（Irp）;

NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;

ULONG BytesTxd = 0;

// 得到參數(shù)

LONGLONG FilePointer = IrpStack-》Parameters.Write.ByteOffset.QuadPart;

ULONG WriteLen = IrpStack-》Parameters.Write.Length;

if（ FilePointer0 || WriteLen1）

status = STATUS_INVALID_PARAMETER;

else

{

// 僅寫一個字節(jié)

BytesTxd = 1;

PUCHAR pData = （PUCHAR）Irp-》AssociatedIrp.SystemBuffer;

UsbSendOutputReport（ dx， *pData）;

}

// 完成 IRP

CompleteIrp（Irp，status，BytesTxd）;

UnlockDevice（dx）;

return status;

}

應(yīng)用程序采用標準的文件操作方法。使用CreateFile API打開文件。使用WriteFile API發(fā)出開始命令，啟動ADC，使用ReadFile讀回采樣值。

4． 結(jié)束語

USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計上嚴格遵循USB1.1協(xié)議，實現(xiàn)了USB的即插即用特性，可熱插拔，使用便捷；擴展能力強，可擴展多達127個外設(shè)，總帶寬達12Mbs；實現(xiàn)容易，為特殊設(shè)計PC提供了一種簡便易行的外設(shè)擴展方案。

責任編輯：gt