基于USB通信的多直流电动机控制系统

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基于USB的多路通信控制器设计

基于USB的多路通信控制器设计摘要USB接口是目前最为常用的扩展计算机接口的技术方案之一，已经在计算机系统上广泛应用。

当前外设数目日趋增多，通信控制器是实现多个通信管道秩序、高效传输的控制核心。

因此，本论文研究基于USB的多路通信控制器的软硬件实现方案，为此方向的应用实践提供理论上、应用上的借鉴。

本文首先介绍了USB系统体系结构、通信协议、传输类型等基本概念，把握控制器设计的基本格局；然后设计基于USB的通信控制器电路原理框图，综合衡量性价比，选择具有单个TT的GL850A作为控制芯片，设计包括电源、USB 接口、复位、LED指示灯等电路，得到完整应用电路图；使用Altium Designer 绘制电路原理图，参考PCB设计基本原则与注意事项绘制PCB并优化布局布线，力图使PCB分布均匀、整齐，印刷PCB并购买相关元器件，焊接调试电路板电路板，得到通信控制器系统硬件；介绍固件程序的基本概念与设计思想，基于此进行固件程序的设计；最终，将设计得到的软硬件结合的控制器系统连接到计算机系统上并进行通信测试，验证本论文所设计的基于USB的多路通信控制器能够实现稳定、高速、可靠的信息传输。

关键词：通用串行总线；硬件；固件；GL850AABSTRACTThe USB interface is one of the most commonly used technical solutions for expanding computer interfaces, and has been widely used in computer systems. The number of current peripherals is increasing day by day, and the communication controller is the control core for realizing efficient transmission of multiple communication pipes. Therefore, this paper studies the hardware and software implementation scheme of USB-based multi-channel communication controller, and provides theoretical and application reference for the application practice in this direction.This paper first introduces the basic concepts of USB system architecture, communication protocol, transmission type, etc..Grasps the basic pattern of controller design. Then, design the block diagram of USB-based communication controller circuit, and comprehensively measure the cost performance, select GL850A with single TT as control chip. Besides design power supply, USB interface, reset, LED indicator and other application circuit. Use Altium Designer to draw the circuit schematic diagram and PCB, in an effort to make the PCB evenly and neat distributed. Next, solder and debug circuit board circuit board. Introduce the basic concept and design idea of firmware program and design firmware programs based on this. Finally, connect the hardware-integrated controller system to computer for communication testing. It is verified that the USB-based multi-channel communication controller designed in this paper can achieve stable, high-speed and reliable information transmission.KEY WORDS：universal serial bus; hardware system; firmware; GL850A目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)第1章绪论 (5)1.1 研究背景 (5)1.2 发展现状 (6)1.3论文研究内容 (6)第2章USB体系结构 (8)2.1 基本性质 (8)2.2 通信协议 (8)2.3 传输类型 (10)2.4 设备操作 (11)第3章硬件电路的设计 (13)3.1 电路原理框图 (13)3.2 控制器芯片 (13)3.2.1 GL850A简介 (13)3.2.2 GL850A特点 (14)3.2.3 Gl850A内部模块结构 (15)3.3 应用电路设计 (16)3.3.1 电源模块 (16)3.3.2 复位模块 (17)3.3.3 晶振模块 (17)3.3.4 下行端口指示灯 (17)3.3.5 USB模块 (18)3.3.6 其他模块 (18)3.4 PCB设计 (19)第4章固件设计 (22)4.1 固件结构 (22)4.2 固件设计思想 (24)第5章结果分析 (25)第6章结论与展望 (28)参考文献 (29)致谢 ..................................................................................................................第1章绪论1.1 研究背景通用串行总线（universal serial bus，USB）是诞生于1994年的外设连接技术，解决了计算机与串行、并行外设的连接问题[1]。

基于USB总线的多轴运动控制器研究

管理通信及发送控制命令并从各伺服轴获取状态信息
进行处理。系统硬件由三部分组成，上位机、动控制器和即运设备。上位机Ｐ采用ｗｉｄｗｓ８２ｏ操作系统，Ｃｎｏ９／ＯｏＣＵ速度Ｐ３以上；动控制器由带ＵＳ接口的微Ｐ２３运Ｂ
ｄａｎａａｅｃａｇｒｔｃｌｏｏｉｎｇｃｎｏＵＢｃ（Ｓｒｔｎｃｎｏ）Ｔｅｆｒｔｆａｒｗｉｇａｔｘｈｎｅｐｏｏｏｆｒｓｉｉｏ仃ＩＳｎＵＢｆｉｏ￣１ｈｍａｏｔｄｐｔｎｏ～ｏｍｏｏ．ｏｄａ
摘要：文章研究了一种在ＰＣ计算机Ｗｉｄｗ操作系统下基于ＵＢ总线的多轴运动控制器，义了基于ｎｏｓＳ定
ＵＢ总线的运动控制数据传输协议 — — ｕＳｍｃ（Ｂｆｒｍｏｉｎｃｎｒ１详细叙述了协议的数据包格式和ＳＢＵＳｏｔｏｔ），ｏｏ启动过程。文章给出了运动控制器系统的总体构架、件组成及软件实现方法。运动控制器系统还为用硬
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓｐｐｒｓｕｉｌ－ｘｓｍｏｉｎｃｎｒ ⅡｒｂｓｄｏＢｏＣ’ Ｗｉｄｗｓｏｅａｉｎｓｓｅ，ｉａｅｔｄｅａｍｕｔａｉｓｉｔＯｔｅａｅｎＵＳｆＰＳｎｏｐｒｔｙｔｍｏＯｏ

基于USB接口的步进电机控制系统的设计

错误监测等的数据传输，ＳＵＢ的最大理论传输速率
仍达１Ｍｂｔｓ９６ｉｓ．ｉ或．ｔ，远高于一般的串行总２／Ｍｂ／线接口。ＵＢ在测试、Ｓ自动控制、信等领域越来越通
ＵＢ接口芯片。Ｓ
１Ａ８Ｃ２与ＰＩＳＢ２的接口设计及Ｔ９５ＤＵＤ１固件编写
控制板上的Ａ８Ｃ２与ＰＩＳＤ１Ｔ９５ＤＵＢ２的接口如图１所示。其中ＤｉｅｌＤｉｅ２Ｄｒｃ１Ｄｒｃ２两ｒｒ、ｒｒ，ｉｔ、ｉｔｖｖｅｅ
ｎｈｇｃｓ—ｅｃｉｅｅｓｉｈｓｓｅａｄｉｈｏｔｆｅｔｖｎｓｎｔｅｙｔｍ．
Ｋｅｒｓ：ｎｖｒａｅａｕ（Ｂ）ｓｐｅｔｒｄｖｃｒｅ；ｔｒａｅｄｓｇｙｗｏｄｕｉｅｌｓｒｌｂｓＵＳ；ｔｐｒｍｏｏ；ｅｉｅｄｖｒＩｅｆｃｅｉｎｓｉｅｉｎ
多引起重视，在众多领域获得使用。本系统的步并
进电机的控制中运用了ＵＢ接口技术，Ｓ在硬件结构组成上采用了Ａ８Ｃ２作为步进电机控制板的主Ｔ９５控芯片，飞利浦的ＰＩＳＤ２作为控制板上的ＤＵＢ１
关键词：用串行总线；通步进电机；备驱动；口设计设接中图分类号：Ｐ９Ｔ３文献标志码：Ｂ
ＤｅｉｎｏｅｅｏｏＣｏｔｏｙｔｍｓｄｏＵＳＢＩｅｆｃｓｇｆＳｔｐｐｒＭｔｒｎｒｌＳｓｅＢａｅｎｎｔｒａｅ

基于USS协议的多电动机同步调速系统

２・究与应用・０研
纺织机械
２１第１期００年
基于ＵＳ协议的多电动机同步调速系统Ｓ
丁远翔徐建帅
（安工程大学７０４）西１０８
摘要
介绍了一个由贝加莱的ＰＣ与西门子交流变频器联网组成的多电动机调速控制系统。Ｃ
—
［］金立国．６国内外纺粘非织造布生产状况和差距［］Ｊ．合
成纤维，０３３（）５．２０，２４： —７
１０９．
［］卢福明．７解析纺粘生产新技术［］ｘｘｓａｎｒＪ．ｙｋｍｓｇｃｙ，ｆｓ
２０（）２ —２．０５１：５６
关键词ＵＳＳ协议ＲＳ一４５ＰＣ变频器８Ｃ
１引言
在纺织印染设备中，为了对织物进行连续加工，通常把各加工单元组合成联合机，各加工单元分别
由ｌ台电动机控制，求加工中保持各单元间张力要恒定或线速度成适当关系… 。此时，单台变频器对的控制在许多场合已经不能满足生产的要求，须必对多台变频器进行协调控制。因此，变频调速技术也逐渐朝着网络化的方向发展。为适应这一发展方
４６２．
［］许宝锋．８纺粘法工艺与纺丝工艺的类比和借鉴［］Ｊ．中
纺织机械
２１００年第１期
・研究与应用・２１
分之几的情况下，按照对伸长率的要求，设定各单元的线速度依次相差百分之几，其范围可调，ｌｏｅｓｆｒｓｕｂｎｓｎｎｏｅｓ１］ｅｋ，．ｎｖｌ￣ｃｓｏｐｎｏｄｏｗｖｎｎｒ

基于USB接口的步进电机控制系统

基于USB接口的步进电机控制系统
尚文杰;宋伟刚
【期刊名称】《大连民族学院学报》
【年(卷),期】2009(11)3
【摘要】采用AT89S52单片机为核心的基于USB接口的步进电机控制系统,通过USB接口与PC机进行数据传输, 实现上位机对步进电机的控制.利用Visual Basic 6.0提供的通信控件编写上位机界面, 完成PC机与单片机之间的通信,可精确的控制X向、Y向步进电机,实现直线或圆弧插补.
【总页数】4页(P223-225,271)
【作者】尚文杰;宋伟刚
【作者单位】东北大学,机械工程与自动化学院,辽宁,沈阳,110004;东北大学,机械工程与自动化学院,辽宁,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TN919
【相关文献】
1.基于FPGA和USB接口的验光仪控制系统设计及实现 [J], 闫蕴霞;陈鸿
2.基于DSP与USB接口的多轴运动控制系统开发 [J], 胡彦兵;陈柏金;郭文行
3.基于USB接口的步进电机驱动卡设计 [J], 杨伟宏;张伟;王斧
4.基于USB接口的步进电机控制系统的设计 [J], 刘俊;程宪平
5.一种基于USB接口的步进电机控制方法 [J], 骆新新;刘秉琦;孙东平;马健
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基于USB通讯的控制系统设计方案

基于USB通讯的控制系统设计方案
蔡淑珍;孙雪;胡夕坤;段平光;王志军
【期刊名称】《河北农业大学学报》
【年(卷),期】2007(030)004
【摘要】本研究设计了一个基于通用串行总线(USB)的通讯控制系统.介绍了USB 控制模块与单片机、PC机之间进行数据通讯的原理、特点及硬件的实现方法;阐述了通过USB接口实现对外界参数的数据采集分析及对多种外部设备控制的原理;对USB通讯软件的设计思想及编程方法进行了详细分析,并给出了USB接口驱动程序的开发工具及流程.
【总页数】3页(P102-104)
【作者】蔡淑珍;孙雪;胡夕坤;段平光;王志军
【作者单位】河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,工商学院,河北,保定,071002;河北大学,工商学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002
【正文语种】中文
【中图分类】TP302.2
【相关文献】
1.基于单片机STC90C51的USB通讯系统设计 [J], 晏星;刘佩佩
2.基于USB数据同步采集设计方案 [J], 李进
3.基于USBKey的EFI BIOS安全增强设计方案 [J], 杨少谦;池亚平;方勇
4.基于C8051F340的USB通讯设计的实现 [J], 沈鑫彪
5.一种基于USB2.0接口的数据采集系统的设计方案与实现 [J], 吴涛;韩伟
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基于串口通信的直流无刷电机控制系统探讨

基于串口通信的直流无刷电机控制系统探讨摘要：直流无刷电机在汽车、工业工控、航空航天等诸多领域中发挥着重要作用，但其控制系统仍然存在一定的缺陷。

而在串口通信的基础上设计电机控制系统可以优化控制效果，因此利用文献资料法等方法对基于串口通信的直流无刷电机控制系统进行了研究与探讨。

在探究过程中发现基于串口通信的控制系统对硬件与软件的要求较高，所以若想提高控制效率就需要根据实际需求优化硬件设计与软件设计并对系统进行相应的试验。

关键词：串口通信；直流无刷电机；控制系统前言：加大对直流无刷电机的控制力度具有重要意义，但传统的控制技术与系统无法满足实际需求。

应用串口通信技术不仅可以优化控制效果，也可以实现控制系统的人机交互，但当前针对直流无刷电机控制系统的研究相对较少，为此需要结合实际经验深入剖析基于串口通信的直流无刷电机控制系统。

1.串口通信与直流无刷电机概述1.1串口通信串口通信是串口按位发送和接收字节的通信方式，其核心在于串行接口，即可以将CPU传输的并行数据字符转变为连续的串行数据流且可以将串行数据流转变为并行数据字符的器件【1】。

串口通信涉及到波特率、数据位、停止位以及奇偶校验位等参数，应根据实际情况应用该通信方式。

1.2直流无刷电机直流无刷电机是由电动机主体与驱动器构成的机电一体化产品，属于同步电机，具有体积小、重量轻、转矩特性优异、可实现无极调速、效率高、可靠性高、不会产生火花等优势，在航空航天、工业工控等领域中发挥着重要作用。

2.基于串口通信的直流无刷电机控制系统设计2.1硬件设计2.1.1串口通信技术载入串口通信在直流无刷电机控制系统中占据着重要地位，所以在进行控制系统硬件设计时应做好串口通信技术载入工作，即科学设计串行接口器件并实现相关参数的匹配，从而增强硬件设计的科学性与合理性。

第一，在设计时应根据控制系统的实际需求选择合适的串行接口以及数据信号线、地线以及控制线。

第二，串口通信涉及到波特率、数据位等参数，其中波特率是衡量符号传输速率的参数，指的是单位时间内载波参数变化的次数，与距离成反比；数据位是衡量通信中实际数据位的参数，会受到通信协议的影响；停止位是表示单个包的最后一位；奇偶校验位是简单的检错方式【2】。

基于USB2013数据采集卡的数字逻辑无环流可逆直流系统控制

基于USB2013数据采集卡的数字逻辑无环流可逆直流系统控制1引言直流电动机具有优良的起、制动性能，适于在大范围内平滑调速，过载能力大，能受频繁的冲击负载，所以在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛应用。

尽管交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，从闭环反馈控制的角度来讲，它是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。

随着微电子技术，微处理机以及计算机软件的发展，使直流调速控制的各种功能均可采用微处理机和软件来实现，使模拟控制向数字控制发展，即实现数字化控制。

由于数字化系统在实现调速功能时，还具有故障报警，诊断及显示等功能和较强的通信能力，能通过通信接口模板，方便地实现PLC或计算机系统与交直流传动控制装置间的数字通信，系统调试简便，软件PID调节器参数调整容易，有利于缩短调试时间和提高控制性能。

文献[1]以8098单片机为控制核心，结合双闭环直流可逆调试系统的控制的要求，对直流可逆调速系统进行了数字控制，由软件实现了高分辨率的数字触发器、正反转逻辑控制、电流和速度调节器的PI运算等控制，具有数字给定、转速和电流的显示及系统在过渡过压时的声光报警功能，但系统调试很不方便，很难实现优化控制的目的。

文献[2]基于TMS320LF2407讨论了全数字的电流环、转速环双闭环直流调速系统的控制实现方法，虽然在运算速度和算法上有所改善，但同样存在调试不直观，系统参数整定难的问题。

本文基于数据采集卡技术，首次提出应用MATLAB软件实现数字逻辑无环流直流调试系统的控制，使整个调速系统实现全数字化、可视化，系统结构简单，工作性能可靠，操作调试方便，电机动静态运行速度响应优化程度得以加强，提高了数字直流调速系统的控制性能和调试效率。

2逻辑无环流系统逻辑无环流系统控制原理框图如图1，基本要求是一组晶闸管工作时，另一组晶闸管不工作，从而解决了两组晶闸管同时导通的环流现象。

基于串口通信的直流无刷电机控制系统

基于串口通信的直流无刷电机控制系统苗天寿【摘要】随着科技的进步,一种基于串口通信的直流无刷电机控制系统得到大力推广.该控制系统引入了串口通信技术.主要结合上位机PC软件设计和下位机DSP(多用途数字信号处理器)软件,通过串口通信输出指令,最终实现基于串口通信的直流无刷电机控制系统设计.试验数据表明,该控制系统可有效改善系统的性能,实现简单、有效的操作.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2019(036)006【总页数】2页(P185-186)【关键词】串口通信;直流无刷电机;控制系统;上位机【作者】苗天寿【作者单位】中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳 471000【正文语种】中文0 引言使用PC软件和DSP（多用途数字信号处理器）对直流无刷电机进行控制时，串口通信能同时完成对PC端（计算机）测控信号输出和检测设备实时状态的实时显示。

串口通信还可让控制系统升级到一种新的人机交互状态，可完成控制参数的实时有效变换。

将串口通信技术应用到直流无刷电机控制系统中，可改善控制系统的性能，实现简单而有效的操作[1]。

1 直流无刷电机控制系统硬件设计1.1 串口通信技术的载入串口通信的主要参数是波特频率、数据位、停止位及奇偶检验，实际工作时需这些参数完成统一匹配。

波特频率是特定条件下衡量数据输出效率的参数，可反映输出信号在一定时间内的调配变化，即一定时间内信号数据的变化次数。

数据位是信息通信时的数据参数，当计算机PC端发送信息数据时，数据信息的传递个数代表要传递的信息。

实际运用中，数据位取决于通信协议的使用[2]。

实际应用中，停止位适用于表示一个数据包的最后一个数据。

虽然传输数据时需要定时，且每个传递设备都有自己的特定时间，但是通信过程中仍会发现不同步的两台设备，此时停止位不仅表示传输数据结束，而且表示计算机端的时间校正功能。

停止位数位的多少，决定数据时间校正程度。

当停止位数变多时，数据传输效率降低，反之就会加快[3]。

基于USB总线接口的控制系统设计

2012年第08期，第45卷通信技术 Vol.45，No.08,2012 总第248期 Communications Technology No.248,Totally基于USB总线接口的控制系统设计朱静，钱敏，杨翠军（苏州大学电子信息学院微电子系，江苏苏州 215006）【摘要】通用串行总线(USB, 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，以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而越来越多地应用于数据传输。

设计了一种基于USB总线接口的控制系统，符合USB1.1协议，采用Philips公司的USB控制接口芯片PDIUSBD12与51单片机进行通信，PC机作为后台，单片机作为前台，完成了整个系统的硬件设计和软件编程。

最终实现了数据输入输出控制。

【关键词】USB接口；PDIUSBD12；固件；驱动程序；应用程序【中图分类号】TN919.5, TP311.1【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2012)08-0109-03 Design of Control System based on USB InterfaceZHU Jing， QIAN Min， YANG Cui-jun（Microelectronics Department, Suzhou University, Suzhou Jiangsu 215006, China）【Abstract】USB (Universal Serial Bus), as a new interface technology widely used in the field of microcomputer, is now more and more applied in the data transmission for its convenience, expansibility and high speed. Thus a data transmission system based on USB and in full compliance with USB1.1 protocol is designed. This system adopts PDIUSBD12 chip form Philips Corporation for communication with 51 singlechip. With PC at backstage and singlechip at front, the hardware circuit and program software is implemented, and the accurate data transmission is realized in this system.【Key words】USB interface; PDIUSBD12; firmware; driver; application program0 引言通用串行总线是一种高效、快速、双向和支持热插拔的新型接口，可实现PC机与外设的通信。

基于USB总线的电机控制方案

基于USB总线的电机控制方案
方沛昱;李兴根
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2004(32)3
【摘要】提出了一种采用USB总线控制电机运动的新方案.这一方案充分利用了PC机的资源,可以使电机复杂的曲线运动得到很好的解决.与其它电机控制方式相比较,具有更多的优点和竞争力.
【总页数】2页(P28-29)
【作者】方沛昱;李兴根
【作者单位】浙江大学,浙江杭州,310027;浙江大学,浙江杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2
【相关文献】
1.基于USB总线的高速磁悬浮轴承电机系统设计研究 [J], 宋恩雨;李文宏
2.基于CYUSB3014 USB
3.0总线开发技术 [J], 汤勇;胡志东
3.基于TMS320F2812和USBl00的CAN-USB总线通信系统设计 [J], 叶成;刘晓刚;刘春生
4.基于IP的扩展USB总线iUSB的设计 [J], 赵开文;汪亮
5.基于USB总线的大功率推进电机检测系统的设计 [J], 方宏;徐伟专;许荷梅;黄旭慧;刘丽芳
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基于USB通信的电机控制与数据采集实验系统设计

Ｋｅｏｄｓ：ＵＳ；ｄａａａｑｉｉｏｙｗｒＢｔｃｕｓｔｎ；ｍｏｏｏｔｏ；ＰＤＩＢＤ１ｉｔｒｃｎｒｌＵＳ２
ＣＣｎｍｂｒＭ３１２Ｌｕｅ：Ｔ０．
ＤｃｍｅｔｏｅＡｏｕｎｄ：ｃ
ＡｒｉｅＩ：０６—７６（０８００６０ｔｌＤ１０ｃ１７２０）４— ０５— ４
具有速度快、装使用方便、带宽、扩展等优点，安频易已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。为了使广大理工科学生尽快掌握ＵＢ通信的开发和应用技术，Ｓ设
计了一套基于单片机控制采用通用ＵＢ芯片实现的ＳＵＢ综合通信实验系统。Ｓ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｓａｔｃｅｄｓｇｅｎｏｅｎｌｘｂｅＵＳＢｃｍｍｕｉａｉｎｅｐｒｍｅｔｓｓｅ，ｉｉｈＰＤＩＢＤ１ｓｉｒｉｌｅｉｎｄａｐｎａｄｆｉｌｅｏｎｃｔｏｘｅｉｎｙｔｍｎｗｈｃＵＳ２ｗａ
ｕｓｄａｈＢｉｔｒａｅ．ｗｈｉｈａａｃｒｅｐｎｅｃｓｂｔｅｅｓｔｅＵＳｎｅｆｃｌｔｅｄｔｏｒｓｏｄｎｅｗａｅｗｅｎＡＴ８２ａｄｈｏｔｃｍｐｔｒＴｅｌｔｅａａｅ９Ｃ５ｎｓｏｕｅ．ｈｅｒａ —ｉｎ — ｍｌｇｄａａａｑｓｔｏｏｔｃｕｉｉｉｎ，ｓｅｏｏｏｔｏｎｄｔｅｉｎｏｕｅａｎｔｒａｅｅｐａｉｎｗｅｅｃｒｉｄｏｔｉｈｓｓｓｅ．Ｉｔｐｍｔｒｃｎｒｌａｈｅｄｓｇｆｎｍｒｌｉｅｆｃｘｎｓｏｒａｒｅｕｎｔｉｙｔｍｔｐｒｖｄｄａｃｎｅｉｎｘｅｉｎａｙｔｍａｅｎｔｅｓｆｗａｅｔａｄｒｏｔｄｎｓｃｎｃｍｂｎｒｄｖｌｐｖｒｏｓｏｉｅｏｖｎｅｔｅｐｒｍｅｔｌｓｓｅｂｓｄｏｈｏｔｒｏｈｒｗａｅｆｒｓｕｅｔａｏｉｅｏｅｅｏａｉｕｅｐｅｉｎｓｂｈｍｓｌｅ．ｘｒｍｅｔｙｔｅｅｖｓ

基于usb双机通信系统中驱动程序的实现

第22卷第4期中南民族大学学报(自然科学版) V o l.22N o.4 2003年12月 Journal of South2Central U niversity fo r N ati onalities(N at.Sci.Editi on) D ec.2003α基于U SB双机通信系统中驱动程序的实现朱翠涛　陈少平(中南民族大学电子信息工程学院)摘　要　指出了通用串行总线(U SB)具有传输速度快、可靠性高、使用灵活等优点,作为一种通用接口规范,被广泛应用于计算机的接口领域.提出了在V C++环境下,利用DD K和D river Studi o工具实现基于U SB双机通信系统驱动程序的开发过程,给出了驱动程序的运作流程及测试结果.结果表明:整个系统的设计具有一定的通用性.关键词　通用串行总线;驱动程序;DD K工具;D river Studi o工具中图分类号　T P368.1　文献标识码　A　文章编号　167224321(2003)0420034204 U SB技术的应用是计算机产业的一大发展.对于U SB设备来说,驱动程序的开发是必不可少的,目前,用于开发设备驱动程序的工具比较多,如M i2 cro soft公司的DD K,V ireo Softw are公司的V too ls D以及KR FT ech公司的W inD river等.但DD K要求设计者必须对W indow s的体系结构、设备驱动程序的结构、虚拟机管理器(VMM)以及In tel CPU体系结构有深入的了解,而且需要具有保护模式的汇编语言编程经验.因此,单独利用DD K开发设备驱动程序比较困难.而W inD river工具包的优点在于可以使编程人员用C或C++语言来编写设备驱动程序,而不是将大量精力放在编写那些复杂的、难于调试的内核模式代码上.但是,W inD river的适用面比较窄,它主要针对ISA PC I插卡,对其他类硬件的技术支持比较少,而且完全依赖硬件[1].因此,在系统开发过程中,我们选择了康博软件公司推出的基于DD K的设备驱动开发套件D river2 Studi o.它包含调试工具Softice,源码生成工具D river W o rk s、V too ls D和D riverA gen t以及基于应用层技术的新的设备开发工具.利用D river Studi o 提供的视窗系统设备驱动程序开发工具大大提高了我们的开发速度,改善了测试方法,增强了可靠性,编程效率高而且程序简洁,思路清晰.1　D riverStudi o开发环境设置开发环境的设置是成功开发的第一步,也是影响以后开发整个过程的关键.环境设置的具体步骤如下:(1)安装V C++6.0.在安装W indow s98DD K 之前,必须先安装V C++编译器开发环境,否则运行时,W indow s98DD K中的Setenv.bat批处理文件将不能建立正确的环境.(2)安装W indow s98DD K.运行W indow s98 DD K中的SETU P.EXE文件,同时修改CON F IG. SYS(C: W I NDOW S COMM AND EBD)增大环境变量空间.在CON F IG.SYS文件最后加入SH ELL= C: W I NDOW S COMM E:4096 P.(3)安装D riverStudi o.D riverStudi o包含D river W o rk s、V too ls D、Softice及辅助工具等.在我们的设计过程中采用了D river W o rk s中的D river W izard工具.D river W o rk s安装之后,在V C++编程工具栏中自动添加一个菜单D riverStudi o,同时还要进行库编译工作,这是由于D river W o rk s所用的类库是对DD K的库函数的封装,还必须在V C++中编译[2].2　驱动程序的实现过程在创建U SB设备驱动程序前,要进行具体设备的管道设置.在此,我们定义了3个双向管道:EP0、EP1和EP2,其类型分别为Con tro l、in terrup t和B u lk,地址分别为0x80 0x00、0x81 0x01、0x82 0x02,缓冲区大小分别为16B ytes、16B ytes和6α收稿日期　2003208215作者简介　朱翠涛(19672),男,副教授,研究方向:宽带IP网,软交换技术,武汉430074基金项目　国家民委重点基金资助项目(编号:M ZY032005)和中南民族大学基金资助项目B ytes.通过快捷方式“Setup DD K and Start M SVC “来启动V C ID E.从V C I D E的菜单"D riverStudi o"中选择"D river W izard",在第一个所示的对话框中,写上项目名称.在这里,我们将这个项目名称设置为:U SBD12.由于U SB设备驱动程序是W DM类型.同时选择驱动程序所操作的总线类型,这里选择U SB.在U SB V endo r I D和U SB P roduct I D中分别填入U SB设备的V I D和P I D.由于我们在固件设计中U SB设备的V I D和P I D分别是16进制的0471和0002.然后,还需要分别对I O请求包I R P处理方式,注册表中装载的标示参数,接口、缓冲区、电源类型进行设置.定义应用程序调用D evice I oCon tro l()函数对U SB驱动程序通信的控制命令,给驱动程序增加一些I O CTL接口,给特定设备实现特定功能.最后设置驱动程序属性,产生D ebug跟踪调试信息,并产生一个W in32Con so le应用测试程序.按下"F in ish"按钮,就结束了W izard设置.这样就创建好了一个基本的驱动程序框架,在指定的文件夹里生成U SB驱动工程文件,其中包含五个头文件functi on.h、U sbd12.h、U sbd12D evice.h、U s2 bd12D evice In terface.h和u sbd12i octl.h,还有两个文件U sbd12.cpp和U sbd12D evice.cpp.此外,还自动生成.inf文件.在实现与硬件设备及上层的应用程序通信时需要设置Even t函数,具体实现如下:(1)在U sbd12D evice.h定义类KEven t指针class U sbd12D evice:p ub lic Kp npD evice{p ub lic:　vo id Even tH andler(vo id);　KEven t3m p Even tToSignal;};(2)U sbd12D evice.cpp例程中,接收应用程序传递给W DM的事件句柄N T STA TU SU sbd12D evice:EV EN T R EG IST ERH andler(K Irp I){HANDL E hEven t;N T STA TU S statu s;hEven t=3(HANDL E3)I.I octl B uffer();m p Even tToSignal=new(N onPagedPoo l) ();statu s=(m p Even tToSignal!=NU LL)? STA TU S SU CCESS:STA TU S I N SU FF I2 C IEN T R ESOU RCES; rm ati on()=0;retu rn statu s;}设置事件为信号状态,实现W DM对应用程序的通信.VO I D U sbd12D evice::Even tH andler(vo id){　m p Even tToSignal->Set();}程序创建完成后就可以编译这个驱动文件了.选择B u ild菜单中B atch B u ild出现4个选项,编译驱动文件选择U sbd122W in32F ree,U sbd122 W in32Checked.生成驱动文件放在SOU RCES宏TA R GET PA TH指定文件中.指定OBJ文件,驱动程序可执行文件进入OBJ i386 free和OBJ i386 checked子目录中.F ree版本是优化版本,其生成u sbd12.sys大小只有33.6k,Checked版本是带有调试信息的文件,生成sys文件大一倍[3].3　安装程序的实现当U SB设备第一次插上主机时,由U sbH ub. sys检测到设备,创建设备信息库,提示添加新硬件.搜索设备驱动程序,指定驱动所在位置E: u s2 bd12,由inf文件指向.sys文件,为了显示安装sys 文件过程,我们把路径错了一下位,中间就有个提示安装环节,手动指示sys文件的目录.系统提示安装成功,设备指示灯点亮,表明正确安装该设备的驱动程序.在设备管理器通用串行总线可看到设备的安装信息,如图1所示.图1　设备管理器通用串行总线设备的安装信息此时注册表已经注册设备信息,在系统C: w indow s inf o ther文件加入我们的inf文件和在53第4期朱翠涛等:基于U SB双机通信系统中驱动程序的实现 C : w indow s system 32D river 添加了我们的U s 2bd 12.sys 驱动文件.以后可直接插拔U SB 双机通信设备,不会提示安装驱动程序.4　驱动程序运作流程在编译安装了驱动程序及设备正确配置后,我们就可以清晰了解设备驱动程序的运作流程.图2是U SB 双机通信设备驱动程序的处理流程.图2　U SB 双机通信设备驱动程序的处理流程设备的驱动运作过程是:首先,系统的总线驱动程序和类驱动程序对设备进行枚举,调用驱动程序入口处D riverEn try ,指明哪些I R P 是由哪个例程处理.驱动程序进行初始化,系统最初提供参数是驱动程序对象和设备对象(PDO );再调用系统例程I oC reatD evice 创建一个新的设备对象(FDO ),对设备扩展和设备对象的一些成员进行初始化,接下来调用Ke In itializeSp inL ock 及Even t 分别对一些锁和事件进行初始化;再就是电源管理的初始化.驱动程序初始化完成后,就必须对设备进行初始化.由PnP 管理器调用A ddD evice 例程初始化该驱动程序控制的每个设备,当驱动程序从PnP 管理器中收到I R P M N STA R T D EV I CE 请求时,设备启动并且准备好处理I O 操作.其I O 处理的I R P 有各自的专用例程处理.I R P M N STO P D EV I CE 由O nStopD evice 完成,I R P M N R E M OV E D EV I CE 由O nR em oveD evice 完成,I R P M J CR EA T E 当用户应用程序以打开文件(C reateF ile 或O p enF ile )名义打开设备时,使用I R P M J CLO SE ,用户执行C lo seH andle 驱动程序配合工作,I R P M J R EAD 、I R P M J W R IT E 由R EAD 和W R IT E 两个例程完成.电源管理由D e 2fau ltPow er 处理[4].5　系统联机测试系统安装了驱动程序后,还必须跟踪测试,检验其正确性.我们采用D ebugV iew 调试跟踪工具,同时自己编写了一个简单的测试应用程序对设备驱动过程进行了跟踪测试.插入设备时用D ebugV iew 跟踪信息,如图3所示.图3　用D ebugV iew 跟踪信息内容通过图3可以清楚地看到插入设备驱动的流程.插入设备时D riverEn try 初始化,注册表装载标识参数,调用A ddD evice 例程,FDO 和F ilterDO 创建连接好后,设备启动且配置成功.主机发送IPR 包询问设备性能,并保持关联状态.同时我们还分别对设备停止状态、打开设备状态、关闭设备、睡眠状态L ED 熄灭、唤醒状态上电进行了一一测试.最后我们成功通过U SB 双机通信系统进行了数据的传输.6　结束语U SB 驱动程序设计的核心是端点及数据传输类型的选择,通过端点建立起管道通信,实现数据的传输.这样,在应用层和设备之间就建立起了虚拟的通道,所有这些是通过调用多线程的句柄实现.值得一提的是,开发工具的选择是快速、顺利开发U SB 驱动程序的关键.实践表明D riverStudi o 是一种比较理想的开发工具.参　考　文　献[1]　刘少锋,韦克平.U SB 软件系统的开发[J ].计算机应用研究,2002,(3):102～104[2]　A xelson J .U n iversal Serial Bu s Comp lete [M ].陈　逸译.北京:中国电力出版社,2001:38～92[3]　Ch ris C .W indow s W DM 设备驱动程序开发指南[M ].孙　义译.北京:机械工业出版社,2000[4]　武安河,周利莉.W indow s 设备驱动程序(V xD 与W DM )开发实务[M ].北京:电子工业出版社,200163 中南民族大学学报(自然科学版)第22卷I m plem en ta tion of D r iver between PCs Comm un ica tion System Ba sed on USBZ hu Cu itao Chen S haop ingAbstract U n iversal serial bu s (U SB ),as a comm un icati on in terface sp ecificati on ,w h ich w idely app lied to the field of com p u ter in terface .T he advan tages of U SB are h igh 2sp eed data tran sfer ,h igh reliab ility ,ver 2satility in app licati on .In th is p ap er ,w e in troduced a develop ing p rocess of U SB driver betw een PC s com 2m un icati on system based on the too ls of DD K and D river 2studi o ,and given the p rocess of driver w o rk s and testing resu lt ,in th is p ap er .Keywords un iversal serial bu s ;driver ;driver developm en t fit ;D riverStudi oZhu Cuitao A ssoc P rof ,Co llege of E lectron ics and Info rm ati on ,SCU FN ,W uhan 430074,Ch ina(上接第33页)Processi ng M echan is m of Chroma tic ity andL u m i nance i n the V isua l Receptor L evelZ hang J iahua Y ang Z hong leAbstract O b jective :the p u rpo se of th is study is to exp lo re the p rocessing indep endence betw een co lo r and lum inance in the visual recep to r level.M ethod :tw elve congen tial red co lo r defects w ere test in tran sito ry p resen t ch rom aticity distingu ish ing and tran sito ry p resen t lum inance distingu ish ing exp eri m en ts .R esu lts :the p resen t resu lts show that ,the ob jects w ho canno t distingu ish the ch rom acticity of red can distingu ish lum inance from iso lum inan t red and grey .Conclu si on :these suggest that the concom itan t p ercep ti on of lu 2m inance from red still ex ists ,w hen red p ercep ti on of congen tial co lo r defective recep to r is com p letely lo st ,so the p rocess of ch rom aticity info rm ati on and lum inance info rm ati on in the visual recep to r level are inde 2p enden t .Keywords ch rom aticity ;lum inance ;recep to r ;indep endenceZhang J i ahua M aster ′s Candidate ,Cogn itive Science L ab ,B i om edical Engineering In stitu ti on ,SCU FN ,W uhan 430074,Ch ina73第4期朱翠涛等:基于U SB 双机通信系统中驱动程序的实现学校工作总结本学期，我校工作在全体师生的大力支持下，按照学校工作计划及行事历工作安排，紧紧围绕提高教育教学质量的工作思路，不断强化学校内部管理，着力推进教师队伍建设，进一步提高学校办学水平，提升学校办学品位，取得了显著的成绩。

基于USB总线的多轴运动控制平台设计

制平台为研究对象，用ＵＢ总线与ＦＧ相结合的通讯方式，先介绍了多轴运动控制平台的硬采ＳＰＡ首件设计方案和ＦＧＰＡ程序运行流程，后分析了ＵＢ接口芯片Ｃ７６０３的固件开发和平台在然ＳＹＣ８１ＡＬｎｘ系统下ＵＢ设备驱动程序开发等软件设计过程，后通过相应的通讯测试，示了系统的可行ｉｕＳ最展性和高速性，ＵＢ技术应用于工业设备通讯提供了参考。为Ｓ关键词：ＳＵＢ驱动程序；动控制；运固件设计；ＹＣ８１ＡＣ７６０３中图分类号：ＰＴ３文献标识码：Ａ
ＤｅｉｎＯｕｌｉａｉｏｉｎＣｏｒｌＰｌｔｏｍｓｄｏｓｇｆＭｔ－ｘｓＭｔｏｎｔｏａｆｒＢａｅｎＵＳＢｓＢｕ
ＴＡＮＧＺｉｉｎ，ＨＵｈ— ａｇｑＡＮＧＤａ－ｉｇ，ＬＵＳａ－ｎｏｐｎＩｈｏｊｕ（ｏｌｇｏｕｏｔｎｅｅｅａｄｎｉｅｒｇＳｕｈｈｎＵｎｖｒｉｏｅｈｏｏｙ，ＧａｇｈｕＣｌｅｆａｔｍａｉｓｉｎｅｎｅｇｎｅｉ，ｏｔＣｉａｅｏｎｉｅｓｔｆＴｃｎｌｇｙｕｎｚｏ５０４１６０，Ｃｉａｈｎ）
０引言
随着ＰＣ技术的迅速发展，技术在工业控制领其
ｌｔｒｕｈｔｏｒｓｎｎｏｍｕｉａｉｎｔｓ，ｓｏｅｈｅｆａｉｌｙａｉｈｓｅｆｔｅｓｔｍ，ｙ，ｈｏｇｈｅｃｒｅｐｏｄｉｇｃｍｎｃｔｏｅｔｉｈｗｄｔｅｓｂｉｔｎｄｈｇ－ｐｅｄｏｈｙｓｅｔｉｐｒｖｉｅｅｅｅｃｏｈｅｈｏｌｇｆＵＢｏｍｕｉａｉｎｕｅｎｕｔｉｌｅｉｅｔ．ｄｄａｒｆｒｎｅｆｒｔｅｔｃｎｏｏｙｏＳｃｍｎｃｔｏｓｄｉｉｄｓｒａｑｕｐｍｎｓｎＫｅｒ：ＵＳｄｉｅ；ｍｏｉｎｃｎｔｏｌｆｒｙｗｏｄｓＢｒｖｒｔｏｏｒ；ｍｗａｅｄｅｉ；ＣＹ７Ｃ６８３ｉｒｓｇｎ０１Ａ

基于USB接口的运动位置控制系统的研制的开题报告

基于USB接口的运动位置控制系统的研制的开题报
告
一、选题背景和意义
在现代工业制造中，自动化和智能化已成为必然趋势。

运动控制系
统作为自动化和智能化的重要组成部分，已广泛应用于机器人、机床、
自动化生产线等领域。

传统的运动控制系统通常需要使用专门的运动控
制卡和控制器，以及复杂的通讯协议，而这些硬件设备的价格高昂，使
用和维护成本较高，不利于推广和普及。

因此，如何研发一种更简单、
更易用、更经济实用的运动控制系统，成为当前研究的热点之一。

二、研究内容和目标
本文基于USB接口，设计一种用于运动位置控制的系统，以实现异
步通讯和实时控制。

具体来说，将采用单片机作为主控芯片，通过USB
接口与电脑进行通讯，控制步进电机实现运动控制。

该系统需要具备以
下功能：
1. 支持多种控制模式，包括手动控制、自动控制和编程控制等。

2. 具备较高的控制精度和可靠性，能够控制步进电机按照预定的位置、速度和加速度运动。

3. 支持多种编程语言和开发环境，方便用户进行二次开发和定制化。

4. 兼容性强，在各种操作系统上均能正常运行。

三、预期结果和贡献
本文预期实现一种基于USB接口的运动控制系统，能够实现步进电
机的位置控制，具备一定的通用性和定制化能力，可以为其他领域和行
业提供参考和借鉴。

同时，该系统具备较低的成本和易用性，可有效降
低运动控制系统的使用门槛，推动运动控制技术的普及和应用。

基于USB接口的多通道数据控制系统设计

０Ｏ写入数据０Ａ。这样就设置了ｘ１ｘ８Ｃ７６０１ＹＣ８０的工作方式，如异步读写、总诸８位线、号Ｆａ信ｌｇ极性等。
（Ｘｅ３４ｏｓｏ）
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— — —
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ＤＳ０Ｖ０１９Ｌ３
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—— — — — — 一
性较差，者传输速度太慢。而ＵＢ总线接口后Ｓ
技术介于两者之间，有速度快、具开发相对容易、安装方便和配置灵活等优点¨ ，为我们Ｊ成
ＰＣ机与外设电路之间通信的选择。由于前端
数采系统与数据控制系统之间距离较远，而ＬＤＶＳ差分信号具有长距离、抗干扰和低功耗等优点，以我们选用ＬＤ所ＶＳ差分信号进行通
ＬＬ—一
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ＦＧＡＰ
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人数据００２．址０Ｏｘ２，地ｘＦ写人数据０Ｏ，ｘ０地址
设计。
关键词：ＰＡ；ＹＣ８０；ＳＬＤ；ＦＧＣ７６０１ＵＢ；ＶＳ在线处理
中图分类号：Ｔ７Ｐ２４文献标识码：Ａ文章编号：０５－３（００１．２３４２８０４２１）０１８－９０
前端ＡＩ６通道数据采集系统在工作之ＳＣ３