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USB-RS to 232轉(zhuǎn)換卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2011-04-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
自1969年由美國電氣工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)推薦以來,由于接口和通信協(xié)議比較簡單,因而在計(jì)算機(jī)串行通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,開發(fā)出了大量的以 為接口的各類產(chǎn)品。但隨著總線規(guī)范的推出,使得外設(shè)到計(jì)算機(jī)的連接更加高效、便利,功率不大的外圍設(shè)備可以直接通過數(shù)據(jù)線供電,而不必外接電源。總線最大可以提供5 V/500 mA電流,并提供節(jié)約能源的掛機(jī)和喚醒模式。此外,由于USB用于上行和下行連接頭的機(jī)械特性不同,還可以防止非法連接。根據(jù)USB協(xié)議,理論上最多可以同時(shí)將127個(gè)外設(shè)連接在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。同時(shí)基于USB的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),可使采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換具備廣泛的適用性。USB是目前計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,采用此方案可以使用任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但是目前仍然有許多使用 串行接口的控制設(shè)備、儀器儀表、遠(yuǎn)程終端等運(yùn)行在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中,立即將其改造為USB方式顯然存在成本及實(shí)施方面的問題。為適應(yīng)USB廣泛流行的現(xiàn)實(shí),有必要開發(fā)USB-RS 232卡,在它的支持下,這些傳統(tǒng)的設(shè)備無須改造,即可通過其原有的RS 232接口與USB總線接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

1 USB-RS 232轉(zhuǎn)換卡的組成及其工作原理

1.1 組成
USB-RS 232轉(zhuǎn)換卡的設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示,由USB接口模塊、UART接口模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和協(xié)議控制單元組成。各部分功能如下:
USB接口模塊 主要提供與USB總線的連接,它需要實(shí)現(xiàn)一般USB設(shè)備接口的所有功能,以實(shí)現(xiàn)與USB主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。
UART接口模塊 實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的RS 232接口的所有功能,以實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)RS 232接口的連接。
協(xié)議控制單元 通過接收USB接口的命令,對(duì)UART接口進(jìn)行配置(如配置通信波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位、數(shù)據(jù)量控制信號(hào)等)。
數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 用來臨時(shí)保存雙方數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)。

1.JPG


1.2 工作原理
下面以計(jì)算機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸為例,介紹USB-RS 232轉(zhuǎn)換卡的工作原理:
當(dāng)USB-RS 232轉(zhuǎn)換卡連接到USB總線上時(shí),計(jì)算機(jī)檢測(cè)到設(shè)備的連接后對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化配置并啟動(dòng)相關(guān)的客戶驅(qū)動(dòng)程序;驅(qū)動(dòng)程序給設(shè)備發(fā)送配置命令以設(shè)置RS 232接口的數(shù)據(jù)傳輸特性;最后,在數(shù)據(jù)傳輸時(shí),計(jì)算機(jī)上的驅(qū)動(dòng)程序首先將數(shù)據(jù)包傳輸給USB接口,USB接口讀出實(shí)際的有效數(shù)據(jù)并保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中,UART接口則從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中將數(shù)據(jù)取走并發(fā)送給設(shè)備。


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