232转USB[教育]

232转USB[教育] RS232接口转USB接口的通讯方法 2007年06月09日 14:24 不详 作者:不详 用户评论(0) 关键字: RS232接口转USB接口的通信方法 摘 要:USB通用串行总线是计算机外设接口的发展趋势,将逐渐取代PC机上的RS-232 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 串口, 因此很多传统的RS-232接口设备都将面临一个向USB接口转换的问题.本文以IC卡门禁考勤系统为 例,提出一种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,使传统的RS-232接口转化为USB接口后直接通过USB总线接入PC, 同时使IC卡 门禁考勤设备增加了USB总线具有的热插拔、自动配置和智能电源管理等功能;着重剖析USB通信 内核,探讨系统软硬件设计方案. 关键词:USB;终端;人机接口设备(HID);列举 一、引言 USB作为一种新的PC机互连协议,使外设到计算机的连接更加高效、便利.这种接口适合于多种设 备,不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点,还能同时连接多达127个设备,解决了如资源 冲突、中断请求(IRQs)和直接数据通道(DMAs)等问题.因此,越来越多的开发者欲在自己的产 品中使用这种 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 接口.而RS-232是单个设备接入计算机时,常采用的一种接入方式,其硬件实现 简单, 因此在传统的设备中有很多采用了这种通信方式. 一般的IC卡门禁考勤系统也使用RS-232 接口与PC机通信.如果将USB技术应用于IC卡门禁考勤系统与PC机之间的数据通信,这样,不仅能 使IC卡门禁考勤设备具备USB通信的诸多优点,而且对PC机而言还可以节余1个RS-232串口为其它通 信所用. 二、USB系统概述 USB 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 描述了总线特性、协议定义、编程接口以及其它设计和构建系统时所要求的特性.USB是一 种主从总线,工作时USB主机处于主模式,设备处于从模式.USB系统所需要的唯一的系统资源是, USB系统软件所使用的内存空间、USB主控制器所使用的内存地址空间(I/O地址空间)和中断请求(IRQ)线.USB设备可以是功能性的,如显示器、鼠标或者集线器之类.它们可以作低速或者高速设 备实现.低速设备最大速率限制在1.5 Mb/s,每一个设备有一些专有寄存器,也就是端点(endpoint) 在进行数据交换时,可以通过设备驱动间接访问它.每一个端点支持几种特殊的传输类型,并且有 一个唯一的地址和传输方向.不同的是端点0 仅用作控制传输,并且其传输可以是双向的. 系统上电后,USB主机负责 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 设备的连接与拆除、初始化设备的列举过程,并根据设备描述表安 装设备驱动后自动重新配置系统,收集每个设备的状态信息.设备描述表标识了设备的属性、特征 并描述了设备的通信要求.USB主机根据这些信息配置设备、查找驱动,并且与设备通信. 典型的USB数据传输是由设备驱动开始的,当它需要与设备通信时,设备驱动提供内存缓冲区,用 来存放设备收到或者即将发送的数据.USB驱动提供USB设备驱动和USB主控制器之间的接口,并将 传输请求转化为USB事务,转化时需要与带宽要求及协议结构保持一致.某些传输是由大块数据构 成的,这时需要先将它划分为几个事物再进行传输. 具有相似功能的设备可以组成一类,这样便于分享共有的特性和使用共同的设备驱动程序.每个类 可以定义其自己的描述符,如:HID类描述符和 Report描述符.HID类是由人控制计算机系统的设 备组成的,它定义了一个描述HID设备的结构,并且表明了设备的通信要求.HID设备描述符必须支 持端点输入中断,固件也必须包括一个报告描述符,表明接收和发送数据的格式.在IC卡门禁考勤 系统引入RS-232到USB的接口转换模块后,从系统所具有的特性来看,应该属于HID设备.因此,两 种特殊的HID类请求必须被支持:SetReport和GetReport .这些请求使设备能接收和发送一般的设 备信息给主机.在没有中断输出终端时,SetReport是主机发送数据给HID设备的唯一方式. 三、系统要求 为了实现IC卡门禁考勤系统中RS-232-USB的接口转换,需要1台支持USB的主机,同时还要提供主机 上用于与外设通信的驱动,一般由操作系统提供.此外,还需开发在主机上执行的客户端应用程序. 在设备端,需要提供具有USB接口的主控制器芯片,以及编写主控制器上执行的USB通信代码和用于 执行外设功能的相关代码. 1、主机要求 主机必须能够通过设备驱动接收USB数据,并且使这些数据对处理这些请求的应用程序有效.在主 机中必须有一个驱动负责处理USB传输、辨识设备、向USB设备收发数据;同时,还需要有一个设备 驱动-虚拟化串行口,仿效真实的串口.这个驱动必须能够像真实的串口接收和发送USB数据. 从应用的观点,设备驱动必须能收发数据,可以通过使用一个虚拟化的串口或通过转化为USB 数据 实现.微软提供了一个叫作USB POS的设备驱动,它允许应用程序访问USB设备时,好像它们连接到 标准串口上一样.系统大致结构方框图如图1所示. 2、设备要求 在定义即将使用的微控制器时,必须说明一些通信要求,如:通信速率、频率、传输的数据量等.考 虑到IC卡门禁考勤系统有效的通信速率,可以把转换器作为一个低速的设备使用,低速设备通信 速度可以在10~100 Kb/s的范围变化.考虑到传输的数据量和传输的频率, 此系统中使用中断的 传输类型.中断传输可以在2个方向进行,但不能同时进行,这种类型的传输要求在规定的时间里 完成相当大数据量的传输任务. 对于转换模块,它可以用于PC机的数据收发,操作系统提供了HID驱动, 允许使用中断传输模式.对于低速设备的一个事务,中断传输最大的包容量是 8字节,如果需要发送大量的数据.则必须把 它分割为很多事务. 转换模块要定义的另一个特性是所需端点数.如上所述, 端点是微控制器在USB通信过程中所用来发送和接收数据的缓冲区.此系统中,该转换器定义了2个端点:一个端点(端点0)用来控制 传输,另一个端点是中断输入端点,定义为发数据给PC机. 根据以上要求,通过研究比较现有的微控制器,考虑到如内存空间、价格和开发包等因素,我们选用 Cypress家族的一种8位RISC微控制器CY7C634XX/5XX.它使用哈佛总线结构,是对较高 I/O要求的低 速应用设备的低价解决方案. 图2为IC卡门禁考勤系统USB通信实现硬件方框原理图. 四、软件设计和执行 系统软件由6部分组成:定义描述符、设备检测和列举、端点中断服务程序、USB数据交换模块、串行口数据交换模块、USB/Serial模块接口. 下面简要描述其中部分模块程序的功能和实现思想. 1、描述符定义 描述符是数据结果或信息的格式化块,它可以使主机知道这个设备.每个描述符包含了这个设备整体的信息或者某个元素的信息.所有的USB外设必须响应对标准的USB描述符的请求. 该系统中使用了1个接口和2个终端(控制和中断输入).由于受Win98的限制还不能使用中断输出终端,因此为了解决这个问题,我们通过在端点0中使用SetReport传输PC机欲送往IC卡门禁考勤设备的数 据. 数据接收是在Output Reports中完成的.它根据送往IC卡门禁考勤设备最大的数据量,系统定义为16K个8位域.发送数据给主机是在输入报告中完成的,它是8K个8位域. 2、设备检测和列举 当1个USB人机接口类(HID)设备第一次连接到总线,它将被总线供电但仍然非功能性等待1个总线 复位.D-端的上拉电阻通知Hub连接上了新的设备,主机也同时知道了新连接的USB设备,并将它复 位.紧跟输入包之后,主机发送1个配置包,从缺省地址0处读取设备描述符.读到描述符后,主机 将分配一个新的地址给设备,并继续查询关于设备描述、配置描述、人机报告描述的信息,设备将 开始对新分配的地址作出反应.根据从设备处返回的信息,主机知道了被设备支持的数据终端的数 量,完成列举过程.列举结束后,Windows将把新的设备加入到控制面板的设备管理器中显示. 为此,在微控制器中必须写入访问描述符的代码,这样便于对主机在列举设备时发送的请求作出有 效的辨识和响应.在设备方面需要创建一个INF文件,使Windows能够辨识设备,并且为设备找到其 驱动.由于操作系统提供了简单的INF文件,因此,开发中只需要编写写入到微控制器中的程序. 3、数据发送和接收过程 发送数据到门禁考勤系统是通过控制端点0中使用SetReport来完成的.主机先向门禁考勤系统请求 发送数据,设备响应请求后,主机便开始执行. 当有数据到达设备的终端0时,将对设备产生一个 中断.此时,相应的中断服务程序便将数据复制到数据缓冲区.一旦进入端点0的中断服务程序,所 有的中断必须关闭,确保能够正确地复制数据. 微处理器的数据缓冲区编程为可以接收64个字节,这个值是存放在设置包的包头请求信息中.从主机处接收到的最大包大小,是根据它将发送给门禁考勤系统的最大数据量来决定的. 系统还使用了Put_command线程,通过1个 I/O端口引脚,向门禁考勤系统串口发送数据.在执行此线程时,根据串口通信协议插入了起始位、停止位以及相应的延时. 从门禁考勤系统接收数据的过程是利用端点1完成的.端点1配置为1个中断输入端点,当有1个起始 位到达引脚时,GPIO中断必须打开,并关闭所有其它类型中断.设计中通过使用1个Get_Serial线 程来收集I/O引脚发出的串行数据,并把它存入数据缓冲区.同时该线程负责检验接收到的起始位 和停止位的正确性.当收到8个字节时,将接收缓冲区 中的数据复制到终端1的缓冲区,并且允许微 处理器响应中断输入请求. 考虑到一般串行口的有效波特率的范围在300~19 200 bps,我们按处于最大波特率19 200 bps的情况来考虑,传输1个字符需要时间接近0.75ms;而1个输入中断大约每10 ms送1个8字节的数据包, 因此,设计1个128字节的快速数据缓冲区便可以保证不会丢失数据. RS-232-USB接口转换模块用于改进我们的IC卡门禁考勤系统,使用效果良好.