3.1 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)的控制程序由三部分組成：首先是初始化部分，完成單片機(jī)和所有外圍電路（包括PDIUSBD12）的初始化以及終端和協(xié)議的識(shí)別；其次是主循環(huán)部分，等待來(lái)自數(shù)據(jù)采集或上位機(jī)的數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存；最后是中斷服務(wù)程序，完成相應(yīng)的中斷處理功能。

　　設(shè)備安裝完后準(zhǔn)備運(yùn)行前，操作人員可利用上位機(jī)管理軟件提供的用戶界面初始化一些系統(tǒng)參數(shù)，如總線類型、終端類型等等。當(dāng)選擇智能搜索終端時(shí)，單片機(jī)按次序調(diào)用儲(chǔ)存在其內(nèi)部閃存中的各種相關(guān)協(xié)議，并通過(guò)通訊接口向外發(fā)出握手指令等待終端響應(yīng)。如果終端返回信號(hào)并且信號(hào)格式與單片機(jī)發(fā)出的相同（即二者的協(xié)議相同），則認(rèn)為該終端有效；如果終端返回信號(hào)與單片機(jī)發(fā)出的不同，或者連接超時(shí)，則認(rèn)為該終端無(wú)效或不存在。單片機(jī)將最終搜索結(jié)果即終端信息表寫(xiě)入存儲(chǔ)器指定單元，并通知微機(jī)讀取，以備隨后的通信使用。

　　當(dāng)選擇從智能終端采集數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)順序查詢上述儲(chǔ)存的搜索結(jié)果，得到終端的類型。然后，根據(jù)不同的終端調(diào)用相應(yīng)的協(xié)議，發(fā)出采集數(shù)據(jù)的指令。適配器上的CPU與下位機(jī)之間是一對(duì)多的通信模式，默認(rèn)狀態(tài)下，采用循環(huán)采集，各終端有一預(yù)先指定的固定的通信地址。對(duì)一個(gè)固定的終端而言，CPU發(fā)出握手信號(hào)，遠(yuǎn)方終端響應(yīng)，則相應(yīng)的信息經(jīng)RS232/RS485接收，由CPU存入RAM62256的指定地址；接收完成后，CPU將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng) D12傳給上位機(jī)；上位機(jī)的客戶服務(wù)程序?qū)ι蟼魃蟻?lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、校驗(yàn)，如有誤，通知終端重傳；如無(wú)誤，則將解碼后的信息轉(zhuǎn)存入計(jì)算機(jī)指定的內(nèi)存，并備份到相應(yīng)的文檔，供其他的客戶服務(wù)程序使用。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，還可以采用定點(diǎn)采集方式對(duì)指定終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。以下給出單片機(jī)主程序流程圖（圖 2）。

　　3.2 上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)

　　從上位機(jī)來(lái)看，適配器為它的一個(gè)USB外設(shè)。因此上位機(jī)必須提供USB外設(shè)的驅(qū)動(dòng)程序。上位機(jī)的管理軟件包括客戶服務(wù)程序以及USB驅(qū)動(dòng)程序。

　　客戶服務(wù)程序（Client software）是駐留在上位機(jī)的與USB系統(tǒng)軟件交互作用的軟件。它確定需要與功能（即USB外設(shè)）進(jìn)行什么樣的傳輸，當(dāng)它需要與功能進(jìn)行傳輸時(shí)，提出一個(gè)請(qǐng)求，并生成一個(gè)IRP（I/O中斷請(qǐng)求包），然后進(jìn)行USBD（USB Driver）調(diào)用，把IRP通過(guò)USBD接口傳送給USBD。當(dāng)該傳輸請(qǐng)求被服務(wù)后，客戶服務(wù)軟件接收IRP完成狀態(tài)的通知。如果該傳輸涉及功能到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，則客戶服務(wù)軟件可以訪問(wèn)與該IRP有關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。

　　USB驅(qū)動(dòng)程序（USBD）是駐留在上位機(jī)的為客戶提供通用服務(wù)的軟件實(shí)體，它管理主控制器上的一個(gè)或多個(gè)功能。它通過(guò)調(diào)用適當(dāng)?shù)闹骺刂破黩?qū)動(dòng)程序（HCD）將用戶IRP中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為設(shè)備端點(diǎn)的數(shù)據(jù)，或通過(guò)回調(diào)適當(dāng)?shù)腍CD將設(shè)備端點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為客戶IRP中的數(shù)據(jù)。USBD接收來(lái)自配置軟件的配置請(qǐng)求，該配置軟件是駐留在上位機(jī)上的負(fù)責(zé)配置USB設(shè)備的軟件，它描述所希望的設(shè)備配置：端點(diǎn)、傳輸類型、傳輸周期、數(shù)據(jù)規(guī)模等。USBD基于帶寬有效性以及總線容納該請(qǐng)求類型的能力，接受或拒絕配置請(qǐng)求。如果它接受了一個(gè)請(qǐng)求，則USBD為所希望類型的請(qǐng)求者創(chuàng)建一個(gè)管道。一旦設(shè)備被配置，軟件客戶可以請(qǐng)求IRP在它與其功能端點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　　主控制器驅(qū)動(dòng)程序（HCD）是從主控制器中抽象出來(lái)的USB軟件層，它提供了一個(gè)SPI（系統(tǒng)編程接口）與主控制器交互作用，并隱藏了主控制器的硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。當(dāng)用管道傳送IRP時(shí)，HCD把它們添加到事務(wù)表中。當(dāng)一個(gè)IRP完成時(shí)，HCD會(huì)通知發(fā)出該請(qǐng)求的軟件客戶IRP已經(jīng)完成。如果IRP 包括從功能到軟件客戶的數(shù)據(jù)傳送時(shí)，則把數(shù)據(jù)放在客戶指定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

　　USB驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)往往是USB設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程中最困難的，通常采用Windows DDK來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前有許多軟件廠商提供各種各樣的驅(qū)動(dòng)程序生成工具，如Computerware的DriverStudio，BlueWaters的 DriverWizard等。本設(shè)計(jì)中筆者就是采用DriverStudio軟件生成的程序框架，添加了適當(dāng)?shù)挠脩舸a，完成了適合與本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)。

　　上位機(jī)的客戶服務(wù)程序是用VC++6.0編寫(xiě)的，協(xié)議轉(zhuǎn)換是根據(jù)智能終端與協(xié)議識(shí)別所形成的終端信息表調(diào)用相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用戶可以很方便的擴(kuò)展用戶所需的協(xié)議。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　USB由于其連接的方便性、通信速度的快速性、接口的簡(jiǎn)單性，必將在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文提出的智能多協(xié)議通信適配器可以廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)合，也可以增強(qiáng)協(xié)議辨識(shí)和增加協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，使它能自適應(yīng)地應(yīng)用于與具有標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議和規(guī)范化的數(shù)據(jù)格式而又缺少詳細(xì)技術(shù)資料的智能終端通信中。