USB技术在情报指挥系统维修模拟器中的应用技术在情报指挥系统维修模拟器中的应用
摘要:情报指挥系统维修模拟训练器中采用USB作为计算机与仿真单体的接口,本文从工作原理、硬件设计、
固件程序、主机程序和驱动程序五个方面论述了USB接口的开发过程,并给出了基于控制传输的USB系统设计
方法。 关键词:USB;控制传输;固件;驱动 1、工作原理 情报指挥系统维修模拟训练器属于分布式仿真
系统,系统结构如图1所示。其中,各仿真节点由单体计算机和仿真单体组成,仿真网络采用局域网,主控机用
于集中配置各单体参数,触摸屏用于模拟操作界面。因为USB总线具有结构简单、即插即用、低功耗、广泛的
软硬件支持等优点,传输速度也从USB1.1协议支持的12Mbps 发展到了USB2.0协议支持的
摘要 摘要:情报指挥系统维修模拟训练器中采用USB作为计算机与仿真单体的接口,本文从工作原理、硬件设计、固件程
序、主机程序和驱动程序五个方面论述了USB接口的开发过程,并给出了基于控制传输的USB系统设计方法。
关键词关键词:USB;控制传输;固件;驱动
1、工作原理、工作原理
情报指挥系统维修模拟训练器属于分布式仿真系统,系统结构如图1所示。其中,各仿真节点由单体计算机和仿真单体组
成,仿真网络采用局域网,主控机用于集中配置各单体参数,触摸屏用于模拟操作界面。因为USB总线具有结构简单、即插
即用、低功耗、广泛的软硬件支持等优点,传输速度也从USB1.1协议支持的12Mbps 发展到了USB2.0协议支持的480Mbps,
另外其星型拓扑结构能支持多达127个外设同时工作,所以本系统采用USB总线来实现单体计算机和仿真单体之间的控制和通
信。
图1 系统框图
1..1 USB的枚举与重枚举的枚举与重枚举
USB芯片具有软特性,外设可以利用USB接口从主机8051程序代码到内部RAM运行,而不需要外部程序存储器,方便了
固件调试和升级。为支持这种软特性,USB将端点0作为默认地址,外设初次连接主机时作为默认设备使用端点0进行自动枚
举,当固件到内部RAM后,经过重枚举使外设具有用户在固件中设置的功能属性。
外设和主机连接时会自动加载驱动程序,加载什么驱动程序由USB设备描述符中的VID(2个字节)和PID(2个字节)决
定,默认设备的VID和PID是0547和2131。当有多个外设同时工作时,需要不同的VID和PID加以区分,可利用EEPROM来存
储外设的VID和PID信息,以便加载对应的驱动程序。
1..2 USB传输类型传输类型
USB定义了控制、中断、批量和同步四种数据传输类型。控制传输是复杂和重要的传输类型,也是USB枚举阶段主要的
数据交换方式。USB设备初次连到主机后就是通过控制传输来读取地址信息和设备描述符的,这样主机才能识别设备并安装
相应的驱动程序,其它三种传输方式也才能够得以使用。因此,控制传输是其它三种传输的前提和基础。
中断传输主要用于数据量小、速度要求不高的数据传输,如鼠标、键盘等;批量传输主要用于大容量数据的传输,比如硬
盘接口、刻录机接口等;同步传输多用于音频流等需要恒定传输速率的数据传输,比如音箱、显示器的接口等。
在维修模拟训练器中,单体计算机和仿真单体之间传输的主要是控制信息,数据量不大,因此主要采用控制传输。
2、、 USB硬件电路设计硬件电路设计
USB硬件电路的是USB芯片,本电路采用的是Cypress公司提供的AN2131QC,封装形式为80引脚PQFP。其结构框图如
图2所示,USB收发器与USB总线的 D+和D-相连,串行接口引擎对串行数据进行编码和译码,并执行错误更正、位填充等操
作,发送数据字节到端口或从端口接收数据字节。内部微处理器是一个改进的8051内核,使用标准的8051指令系统,但执行
速度更快,功能更强,与标准8051相比具有以下不同:
(1)一个总线周期包含4个时钟周期,空闲周期被消去,而标准8051则为12个时钟周期,因此速度提高了3倍;
(2)增加了第二个数据指针;
(3)增加了第二个UART;
(4)增加了第三个16位定时器;