基于USB2.0的红外数据传输系统的设计与实现

文章摘要：本系统选用外部晶体振荡器，选用频率为1．843 2 MHz有源晶振，在数据编码过程，HSDL-7001接收TXD传送的串行数据，在TXD的每个下降沿开始，IRRXD延迟7CYCLES的时间(16CYCLES为一个晶振周期)，然后输出1个正脉冲，脉宽为3CYCLES，如果TXD0一直为低电平，则每个晶振周期内，IRRXD都会输出1个宽度为3CYCLES的正脉冲。如果TXDO为高电平，则IRTXD输出低电平，如图3所示。解码过程相反，编码过程看作是把TXD脉冲变窄的过程，而解码过程则看作是把脉冲拉宽的过程。解码过程中，当IRRXD传送1个宽度为3CYCLES的负脉冲，RXD就输出1个宽度为16CY

基于USB2.0的红外数据传输系统的设计与实现,标签：接口技术,微机原理与接口技术,http://www.88dzw.com

　　本系统选用外部晶体振荡器，选用频率为1．843 2 MHz有源晶振，在数据编码过程，HSDL-7001接收TXD传送的串行数据，在TXD的每个下降沿开始，IRRXD延迟7CYCLES的时间(16CYCLES为一个晶振周期)，然后输出1个正脉冲，脉宽为3CYCLES，如果TXD0一直为低电平，则每个晶振周期内，IRRXD都会输出1个宽度为3CYCLES的正脉冲。如果TXDO为高电平，则IRTXD输出低电平，如图3所示。

　　解码过程相反，编码过程看作是把TXD脉冲变窄的过程，而解码过程则看作是把脉冲拉宽的过程。解码过程中，当IRRXD传送1个宽度为3CYCLES的负脉冲，RXD就输出1个宽度为16CYCLES的负脉冲，如图4所示。

　　3 系统软件设计

　　系统软件包括固件程序、USB设备驱动程序和应用程序。整个软件包括系统初始化、采样控制、数据传输和波形显示等部分。USB设备端固件及外围电路的底层控制程序主要采用C51编写，计算机端客户应用程序采用Visual Basic和Visual C++混合编程。

　　3．1 USB固件设计

　　USB数据传输有4种方式：块传输、中断传输、同步传输和控制传输。当需要快速精确大批量传输数据时，一般采用块传输方式。设计中主要考虑本系统要求高速持续传输大容量的数据，并且对数据的完整性要求较高，故采用块传输方式。

　　固件程序的编写采用Keil公司的Keil C51编译器(V6．10)。它为8051微控制器的软件开发提供C语言环境，同时保留汇编代码高效、快速的特点，相对于传统的汇编开发环境更加灵活、高效和易于使用。将代码在Keil C51环境中进行编译。编译通过后，将固件代码下载到USB单片机中，就可实现与外围设备的数据传输。

　　在整个固件程序中，EZ-USB FX2设备上电或复位后，首先初始化所有内部状态变量，随后调用任务初始化函数TD_Init()，开启中断，此时固件程序不断检测控制端口0是否收到SETUP包。一旦收到，固件程序就开始调用用户函数TD_Poll()，其中用户需要完成的功能代码在TD_Poll()函数中。调用完成后，重复检测端口O是否收到SETUP包，若有，继续执行设备请求，调用TD_Poll()函数；否则检测USB核是否有USB挂起信号。若有则调用用户函数TD_Suspend()，其返回值为真时，检测USB核是否有重新开始事件，没有时，设备进入挂起状态，反之，调用TD_Resume()进行下一次循环；当。TD_Suspend()函数返回值为假时，直接转入下次循环。

　　此外，固件程序框架中还定义许多中断处理函数，当用到时可在相应的位置加入用户编写的代码，这样既清晰又便于理解，就可在无需改变整个程序的前提下，仅通过改变相应的模块，来实现用户设置的功能，本系统采用串口中断处理函数实现红外传输数据的接收。

　　3．2 驱动程序设计

　　USB系统驱动程序采用分层结构模型(WDM)，该模型定义分层的驱动程序，USB设备驱动程序不直接与硬件对话，而是通过USB驱动程序接口将USB请求快速提交到总线驱动程序进而完成硬件操作。从系统的角度来说，在USB设备插入主机后，主机检测到USB设备，读取设备描述符，然后主机根据设备描述符中提供的厂商ID和产品ID等，启用相应USB设备驱动程序，读取USB设备中的配置描述符、接口描述符和端点描述符，根据需要选择恰当的配置、接口和端点，确定传输方式。这一过程完成后，PC机与USB设备之间就可传输数据。

　　3. 3 应用程序设计

　　应用程序是测试系统软件的核心，其对USB设备的操作功能为：开启或关闭USB设备，检测USB设备，设置USB数据传输管道。设置数据端口的初始状态，通过USB接口回传数据、存储、显示并分析数据。

　　4 结论

　　本文设计的数据传输系统具有低功耗、控制简单、实施方便等特点，系统将USB2．O接口技术与红外传输技术结合，实现了测试仪与PC机之间的无线数据传输，达到了设计应用要求。

　　为了保证传输数据的正确性，避免其他光波对传输数据的干扰，系统壳体安装红外滤光片：一方面，消除或减少散射辐射或背景辐射的有害影响：另一方面，分出具有特定波长区的红外波长。经多次试验证明，该系统能够可靠稳定传输数据，具有很好的实用性。（电子设计工程 作者：张君怡，王海明，裴东兴 中北大学）

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