专利名称：Usb/isa总线转接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在PC计算机Microsoft Windows操作系统下通过USB总线操作ISA总线外部设备的微处理器硬件单元及其配套计算机程序。
在现有PC计算机外部设备接口技术中广泛使用ISA(Industry Standard Architecture——工业标准体系结构)总线和USB(Universal Serial Bus——通用串行总线)总线。ISA总线标准于1985年形成，是早期PC计算机的标准外部设备总线接口。由于ISA总线使用简便，它一直也被用作工业控制PC计算机的外部设备接口，在工业测控领域获得广泛应用，是PC计算机用于工业测控领域的必备技术条件。USB总线于1995年形成，是当前PC计算机必备的标准外部设备总线。由于当前的主流台式PC计算机已经不再提供ISA总线接口，限制了它在工业测控领域应用。
本发明的目的是提供一种在PC计算机Microsoft Windows操作系统下通过USB总线操作ISA总线外部设备的微处理器硬件单元及其配套计算机程序--USB/ISA总线转接器，提供USB总线对ISA总线外部设备的物理操作，使当前的主流台式PC计算机仍然能够方便地用于工业测控领域，扩大其应用范围。同时使笔记本计算机也能用于工业测控领域。
本发明由微处理器硬件单元及其配套计算机程序组成。硬件单元以一块内嵌USB总线协议的微处理器为中心，由USB总线接口电路、ISA总线接口电路和其它辅助电路三部分构成，实现USB总线对ISA总线外部设备的物理操作。配套计算机程序包括针对MicrosoftWindows操作系统的设备驱动程序和动态链接库，实现对硬件单元的动态配置，建立操作系统与ISA总线之间的逻辑通道，为用户应用程序提供ISA总线操作接口函数。ISA总线外部设备通过一个ISA总线扩展槽与硬件单元连接，硬件单元通过USB总线电缆与装有Microsoft Windows操作系统的PC计算机相连。用户购买或者自行开发ISA总线外部设备，在本发明提供的配套程序基础上编写控制程序，能将当前的主流台式PC计算机方便地用于工业测控领域，同时使笔记本计算机也能用于工业测控领域。用户编写的Windows应用程序可以同时操作8个硬件单元上的ISA总线外部设备。
采用本发明可以给用户带来以下积极的效果1.提供USB总线对ISA总线外部设备的物理操作，使当前的主流台式PC计算机能方便地用于工业测控领域，扩大其应用范围，同时使笔记本计算机也能用于工业测控领域；2.不用编制Microsoft Windows操作系统内核态驱动程序，而只是在用户态下编制程序就可以操作ISA总线外部设备；3.用户不用了解USB总线软硬件技术细节就可以使自己的应用系统具有USB总线的数据传输高速、使用方便等特性。
以下
本发明技术实施的详细方法图1是本发明的工作原理示意图。
图2是运行于图1中计算机1内部的程序结构示意图。
图3是图1中微处理器硬件单元3的结构示意图。
图1为本发明的工作原理说明，包括计算机1，USB总线电缆2，本发明中的微处理器硬件单元3，ISA总线外部设备4，ISA总线扩展槽5。运行于计算机1上的用户应用程序发出的操作指令和数据通过本发明的配套程序进行数据封装，转换成USB总线上的数据流，通过USB总线电缆2传输到硬件单元3上。硬件单元3对数据流进行拆封，然后根据数据内容自动按照ISA总线协议规定的操作时序对ISA总线外部设备4进行操作。
图2为图1中计算机1内部程序结构说明，包括用户编制的应用程序6，本发明中的动态链接库7，本发明中的设备驱动程序8，操作系统及PC计算机提供的USB软硬件资源9。2表示USB总线电缆。设备驱动程序8实现对微处理器硬件单元3的USB协议配置、固件程序的动态下载功能，并建立与ISA总线外部设备4之间的逻辑通道。动态链接库7为用户应用程序6提供ISA总线操作接口函数，用户通过调用这些接口函数就可以在Microsoft Windows操作系统用户态下对ISA总线外部设备进行编程操作。用户应用程序6发出的操作指令和数据通过7、8进行数据封装，转换成USB总线上的数据流，通过操作系统及PC计算机提供的USB软硬件资源9发送到USB总线电缆2上。
图3为图1中微处理器硬件单元3的结构说明，包括内嵌USB总线协议的微处理器10，USB总线接口电路11，ISA总线接口电路12，其它辅助电路13。2表示USB总线电缆，5表示ISA总线扩展槽。USB总线接口电路11和微处理器10共同完成硬件单元作为USB总线设备所必须的功能。在USB总线上，硬件单元就是一个普通的USB设备。ISA总线接口电路12在微处理器10的控制下实现了ISA总线控制器的功能，控制ISA总线各种操作的时序，满足ISA总线连接的的电器驱动要求和干扰容错要求。在ISA总线上，硬件单元就是一个总线控制器。其它辅助电路13完成USB设备和微处理器的配置、状态显示、直流电压变换等功能。USB总线数据通过电缆2和硬件单元接口电路11传到内嵌USB总线协议的微处理器10上。微处理器10对数据进行拆封和解释，按照ISA总线协议规定的操作时序操作ISA总线上的外部设备。
权利要求
1一种PC计算机USB/ISA总线转接器，其特征在于由微处理器硬件单元[3]及其配套计算机程序组成；微处理器硬件单元[3]是一个USB总线外部设备，同时也是一个ISA总线控制器，实现USB总线对ISA总线外部设备的物理操作；配套计算机程序对用户操作指令和数据进行数据封装，转换成USB总线上的数据流，再由微处理器硬件单元[3]对数据流进行拆封，并根据ISA总线协议操作ISA总线上的外部设备[4]。
2根据权利要求1所述的微处理器硬件单元[3]其特征在于以一块内嵌USB总线协议的微处理器[10]为中心，由USB总线接口电路[11]、ISA总线接口电路[12]和其它辅助电路[13]组成；USB总线接口电路[11]和微处理器[10]共同完成硬件单元[3]作为USB总线外部设备的必须功能，ISA总线接口电路[12]在微处理器[10]的控制下实现ISA总线控制器的功能，其他辅助电路[13]完成USB设备及微处理器[10]的配置、状态显示、直流电压变换功能。
3根据权利要求1所述的配套计算机程序其特征在于由动态链接库[7]、设备驱动程序[8]和PC计算机提供的USB软硬件资源[9]组成；动态链接库[7]为用户程序[6]提供ISA总线操作接口函数，用户可在Microsoft Windows操作系统用户态下对ISA总线外部设备进行编程操作；用户应用程序[6]发出的操作指令和数据由动态链接库[7]和设备驱动程序[8]进行数据封装，转换成USB总线上的数据流，通过操作系统及PC计算机提供的USB软硬件资源[9]发送到USB总线电缆[2]上。
全文摘要
本发明是一种PC计算机USB/ISA总线转接器。由微处理器硬件单元及其配套计算机程序组成，可在PC计算机Microsoft Windows操作系统下通过USB总线操作ISA总线外部设备。硬件单元实现USB总线对ISA总线外部设备的物理操作。配套计算机程序实现对硬件单元的动态配置，建立与ISA总线之间的逻辑通道，提供ISA总线操作接口函数。利用本发明能将当前的主流台式PC计算机和笔记本计算机方便地用于工业测控领域。
文档编号G06F13/42GK1467645SQ0314266
公开日2004年1月14日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者郇极, 刘迟斌, 郇 极 申请人:北京航空航天大学