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基于USB总线接口的控制系统设计

2020-12-11阅读(814)

基于USB总线接口的控制系统设计

论文摘要

通用串行总线(Universal Serial Bus)是一种在微机领域应用前景非常广阔的新型接口技术。自从Windows98操作系统开始对USB接口的全面支持后，USB总线技术逐渐进入实用性阶段，并成为PC机最重要的外设连接方式之一，以其使用方便、易于扩展、价格低廉、速度快等优点而越来越多地应用于数据传输。本文以基于USB总线接口的控制系统的设计过程为主要内容，阐述了利用Philips公司的USB接口芯片PDIUSBD12与MCU芯片STC89C52RC进行USB通信及控制，给出了具体的实现方案。论文首先介绍了USB1.1协议中的相关内容，然后介绍了整个系统的硬件设计和软件编程。在硬件设计部分，首先介绍了USB控制接口芯片PD12的性能特点和应用，然后给出了PD12与单片机之间的接口电路的设计方案。软件编程主要包括固件设计、设备驱动程序开发和用户应用程序开发三大部分。固件部分主要采用模块化的方式进行设计；先介绍总体的设计思想及其层次结构，随后详细介绍了各层次程序的设计内容，给出了部分源代码。设备驱动程序开发部分首先简单介绍了开发该驱动程序所用的集成开发环境，接着介绍了WDM驱动程序模型和USB驱动程序开发的过程。最后是主机端应用程序的设计，介绍了访问驱动程序的方法；它主要提供一个友好的人机界面，实现PC机与外围设备之间的通信。最后，对该系统的设计进行了总结，突出了USB接口的优势，并对其功能扩展进行了展望。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题背景及意义
  • 1.2 课题发展状况及前景
  • 1.2.1 USB 的发展历史
  • 1.2.2 USB 的应用与发展前景
  • 1.3 USB 接口简介
  • 1.4 本课题的主要研究内容
  • 第二章 USB 协议概述
  • 2.1 USB 系统架构
  • 2.1.1 USB 主机
  • 2.1.2 USB 设备
  • 2.2 USB 电气信号特征
  • 2.2.1 USB 连线
  • 2.2.2 USB 电源
  • 2.2.3 USB 的编码方式
  • 2.2.4 设备检测
  • 2.3 USB1.1 通信原理
  • 2.3.1 端点
  • 2.3.2 管道
  • 2.3.3 USB 数据传输
  • 2.3.3.1 包的组成
  • 2.3.3.2 事务处理
  • 2.3.3.3 USB 的四种传输方式
  • 2.4 USB1.1 设备架构
  • 2.4.1 USB 标准描述符
  • 2.4.2 USB 标准请求
  • 2.4.3 USB 总线枚举
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 USB 接口控制系统的硬件研究
  • 3.1 USB 接口芯片的选择
  • 3.2 PDIUSBD12 简介
  • 3.2.1 内部结构和性能特点
  • 3.2.2 引脚说明
  • 3.2.3 端点描述及工作模式
  • 3.3 系统的硬件实现
  • 3.3.1 系统的总体构成
  • 3.3.2 单片机与 PDIUSBD12 的接口电路研究
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 USB 接口控制系统的固件设计
  • 4.1 固件概述
  • 4.2 固件工作原理
  • 4.3 通信用全局变量
  • 4.3.1 事件标志位 EPPFLAGS
  • XFER'>4.3.2 Setup 包数据缓冲区 CONTROLXFER
  • 4.4 固件结构及各模块的实现
  • 4.4.1 硬件提取层
  • 4.4.2 PDIUSBD12 命令接口
  • 4.4.3 中断服务程序
  • 4.4.4 协议层的实现
  • 4.4.4.1 标准设备请求
  • 4.4.4.2 厂商请求
  • 4.4.5 主循环程序
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 USB 接口控制系统的驱动程序设计
  • 5.1 USB 驱动程序体系结构
  • 5.2 Windows2000/XP 中的驱动程序种类
  • 5.3 WDM 驱动程序模型简介
  • 5.3.1 WDM 驱动程序的分层结构
  • 5.3.2 WDM 驱动程序的组成
  • 5.4 功能设备驱动程序设计
  • 5.4.1 开发工具简介
  • 5.4.2 USB 设备驱动程序框架
  • 5.4.3 功能设备驱动程序模块
  • 5.4.3.1 入口程序
  • 5.4.3.2 设备添加
  • 5.4.3.3 即插即用
  • 5.4.3.4 访问硬件
  • 5.4.4 设备驱动程序的安装
  • 5.4.4.1 INF 文件介绍
  • 5.4.4.2 驱动程序安装过程
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 USB 接口控制系统的应用程序设计
  • 6.1 WIN32 API 简介
  • 6.2 应用程序与驱动程序的通信
  • 6.2.1 打开设备
  • 6.2.2 DeviceIoControl 函数
  • 6.2.3 关闭通信
  • 6.3 通信管理界面的设计及运行结果
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间公开发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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