1． 引言

通用串行總線（USB，Universal Serial Bus）是現代PC數據傳輸的發展趨勢，PC的所有外設，包括鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、錄音機、數字音響、電視機頂盒、數碼相機、掃描儀、MODEM及各種多媒體音頻、視頻設備均可通過USB接口接入PC。USB總線同步數據采集系統即為這種總線接入系統。

2． 硬件方案

本系統采用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同步采集、數據轉換，完成后給出一個轉換完成信號，可從端口依次讀取A/D轉換數據，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、收發器及電壓變換器，并嚴格遵從USB1.1協議，PHILIPS SIE完成USB協議層，并且完全高速硬連接，無須任何軟件干預。此模塊功能包括：同步模式識別，并/串轉換，位填充/解填充，CRC檢驗/產生，PID 確認/產生，地址識別，握手響應/產生；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轉換結果送至PIDUSBD12， PIDUSBD12將自動完成通過USB接口傳輸數據至PC的功能（按USB1.1協議），

具體實現電路如圖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驅動程序和應用程序組成。對于USB客戶驅動程序，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。

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

// 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

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

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

BytesTxd = 1;

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

UsbSendOutputReport（ dx， *pData）;

}

// 完成 IRP

CompleteIrp（Irp，status，BytesTxd）;

UnlockDevice（dx）;

return status;

}

應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發出開始命令，啟動ADC，使用ReadFile讀回采樣值。

4． 結束語

USB數據采集系統設計上嚴格遵循USB1.1協議，實現了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，總帶寬達12Mbs；實現容易，為特殊設計PC提供了一種簡便易行的外設擴展方案。

責任編輯：gt