基于USB接口的虛擬示波器的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)
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基于USB接口的虛擬示波器的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)
為了克服虛擬示波器應(yīng)用中的一些缺點(diǎn)，在虛擬示波器中采用了一種新的總線(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)——USB接口。主要介紹了基于USB的虛擬示波器的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，著重說(shuō)明了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、外插硬件設(shè)計(jì)、USB驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)和客戶(hù)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：虛擬示波器，USB，Windows驅(qū)動(dòng)模型，快速傅里葉變換
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
USB規(guī)范中將USB分為5個(gè)部分：控制器、控制器驅(qū)動(dòng)程序、USB芯片驅(qū)動(dòng)程序、USB設(shè)備以及針對(duì)不同USB設(shè)備的客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序。根據(jù)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)資源需求的不同，在USB規(guī)范中規(guī)定了四種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式：等時(shí)傳輸方式（isochronous）、中斷傳輸方式（interrupt）、控制傳輸方式（control）和批（bulk）傳輸方式。這些傳輸方式各有特點(diǎn)，分別用于不同的場(chǎng)所。USB需要主機(jī)硬件、操作系統(tǒng)和外設(shè)三個(gè)方面的支持才能工作。目前，主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組，而且也安裝了USB接口插座。根據(jù)USB規(guī)范，整個(gè)虛擬示波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為主機(jī)軟件部分和外插硬件部分（見(jiàn)圖1）。
2 系統(tǒng)外插硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)外插硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。本系統(tǒng)的外插硬件中采用Philips公司的PDIUSBD12全速USB接口芯片組成USB接口單元。PDIUSBD12芯片詳細(xì)資料可查看Philips公司網(wǎng)站www．philips．com。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用MAX公司最新的AD芯片MAX108?？刂茊卧捎肁T908515單片機(jī)作為控制器，控制整個(gè)硬件部分的協(xié)調(diào)工作。兩路被測(cè)信號(hào)可同時(shí)進(jìn)入雙路AD單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理單元，對(duì)信號(hào)作初步的處理并將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌诖鎯?chǔ)的數(shù)據(jù)形式。此后，將數(shù)據(jù)送入高速緩存，等待USB接口單元逐步輸入主機(jī)。而系統(tǒng)輸出信號(hào)的路徑相反，最后由DA單元轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩?hù)定義輸出的模擬信號(hào)?？刂茊卧刂艫D和DA轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)停止、信號(hào)預(yù)處理單元的處理動(dòng)作、高速緩存的存取以及協(xié)助USB接口單元的輸入輸出。
本USB驅(qū)動(dòng)程序采用等時(shí)管道傳輸數(shù)據(jù)，用控制管道來(lái)傳輸指令與信息。用等時(shí)管道可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和設(shè)備之間有規(guī)律的時(shí)間敏感性數(shù)據(jù)交換?？偩€(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑹褂?0％的總線(xiàn)帶寬進(jìn)行等時(shí)和中斷傳輸?！ 〈蜷_(kāi)一個(gè)USB管道，首先要知道這種USB設(shè)備的GUID和管道名稱(chēng)，獲取句柄以后就可以使用ReadFile／WriteFile進(jìn)行讀寫(xiě)了。
USB驅(qū)動(dòng)程序符合WDM（Windows驅(qū)動(dòng)模型），本驅(qū)動(dòng)程序采用微軟公司的DDK2000開(kāi)發(fā)，使用平臺(tái)為Windows2000。鑒于篇幅原因，此處僅提供USB驅(qū)動(dòng)程序主入口例程的設(shè)計(jì)。
WDM驅(qū)動(dòng)程序的主入口例程為DriverEntry例程，I／O管理器將調(diào)用該例程。對(duì)于本W(wǎng)DM驅(qū)動(dòng)程序的DriverEntry例程，其主要工作是把各種函數(shù)指針填入驅(qū)動(dòng)程序?qū)ο蟆＿@些指針為操作系統(tǒng)指明了驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)中各種子例程的位置。它們包括下面這些指針成員（驅(qū)動(dòng)程序?qū)ο笾校?/SPAN>
評(píng)論