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通用串行总线（USB，Universal Serial Bus）是现代PC数据传输的发展趋势，PC的所有外设，包括键盘、鼠标、显示器、打印机、录音机、数字音响、电视机顶盒、数码相机、扫描仪、MODEM及各种多媒体音频、视频设备均可通过USB接口接入PC。USB总线同步数据采集系统即为这种总线接入系统。
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硬件方案
本系统采用MAXIAM公司的MAX125四路12位同步采集芯片，只需一个启动信号即可实现同步采集、数据转换，完成后给出一个转换完成信号，可从端口依次读取A/D转换数据，送入单片机处理；USB接口芯片采用PHILIPS 公司的PDIUSBD12，此芯片单片集成SIE、FIFO存储器、收发器及电压变换器，并严格遵从USB1.1协议，PHILIPS SIE完成USB协议层，并且完全高速硬连接，无须任何软件干预。此模块功能包括：同步模式识别，并/串转换，位填充/解填充，CRC检验/产生，PID 确认/产生，地址识别，握手响应/产生；类似于控制其它接口芯片（如并口芯片）一样控制此接口芯片，单片机将A/D转换结果送至PIDUSBD12， PIDUSBD12将自动完成通过USB接口传输数据至PC的功能（按USB1.1协议）， 具体实现电路如图1： |
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软件接口程序
虽然Win95 OSR2.1 支持USB，但微软推荐在win98或win2000上使用USB。软件部分由WDM驱动程序和应用程序组成。对于USB客户驱动程序，主要是与 USBDI打交道，下面的代码完成了对于IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE的响应。 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // U***gatherRead： // // Description： // Handle IRP_MJ_READ requests // // Arguments： // Pointer to our FDO // Pointer to the IRP // IrpStack-》Parameters.Read.xxx has read parameters // MdlAddress （direct I/O） // // Return Value： // This function returns STATUS_XXX NTSTATUS U***gatherRead（ IN PDEVICE_OBJECT fdo， IN PIRP Irp） { PUSBgather_DEVICE_EXTENSION dx = （PUSBgather_DEVICE_EXTENSION）fdo-》DeviceExtension; if（ dx-》IODisabled） return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DEVICE_NOT_CONNECTED， 0）; if （！LockDevice（dx）） return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DELETE_PENDING， 0）; PIO_STACK_LOCATION IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation（Irp）; NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; ULONG BytesTxd = 0; // 得到参数 LONGLONG FilePointer = IrpStack-》Parameters.Read.ByteOffset.QuadPart; ULONG ReadLen = IrpStack-》Parameters.Read.Length; // 检查文件指针 if（ FilePointer0） status = STATUS_INVALID_PARAMETER; else { status = U***DoInterruptTransfer（ dx， Irp-》AssociatedIrp.SystemBuffer， ReadLen）; BytesTxd = ReadLen; } // 完成 IRP CompleteIrp（Irp，status，BytesTxd）; UnlockDevice（dx）; return status; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // U***gatherWrite： // // Description： // Handle IRP_MJ_WRITE requests // // Arguments： // Pointer to our FDO // Pointer to the IRP // IrpStack-》Parameters.Write.xxx has write parameters // User buffer at： AssociatedIrp.SystemBuffer （buffered I/O） // MdlAddress （direct I/O） // // Return Value： // This function returns STATUS_XXX NTSTATUS U***gatherWrite（ IN PDEVICE_OBJECT fdo， IN PIRP Irp） { PUSBgather_DEVICE_EXTENSION dx = （PUSBgather_DEVICE_EXTENSION）fdo-》DeviceExtension; if（ dx-》IODisabled） return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DEVICE_NOT_CONNECTED， 0）; if （！LockDevice（dx）） return CompleteIrp（ Irp， STATUS_DELETE_PENDING， 0）; PIO_STACK_LOCATION IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation（Irp）; NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; ULONG BytesTxd = 0; // 得到参数 LONGLONG FilePointer = IrpStack-》Parameters.Write.ByteOffset.QuadPart; ULONG WriteLen = IrpStack-》Parameters.Write.Length; if（ FilePointer0 || WriteLen1） status = STATUS_INVALID_PARAMETER; else { // 仅写一个字节 BytesTxd = 1; PUCHAR pData = （PUCHAR）Irp-》AssociatedIrp.SystemBuffer; U***SendOutputReport（ dx， *pData）; } // 完成 IRP CompleteIrp（Irp，status，BytesTxd）; UnlockDevice（dx）; return status; } 应用程序采用标准的文件操作方法。使用CreateFile API打开文件。使用WriteFile API发出开始命令，启动ADC，使用ReadFile读回采样值。 |
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USB数据采集系统设计上严格遵循USB1.1协议，实现了USB的即插即用特性，可热插拔，使用便捷；扩展能力强，可扩展多达127个外设，总带宽达12Mbs；实现容易，为特殊设计PC提供了一种简便易行的外设扩展方案。
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