一种数据通信系统通用usb接口装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种数据通信系统通用 USB 接口，包括单片机模块、 USB 协议转换模块、 USB 接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路。通过微控制器和 PDIUSBD I2 及相应的外围电路实现 USB 接口电路，主要实现与 USB 总线的连接、 USB 总线的数据传输；检测总线的挂起于复位， USB 通讯的状态指示，抗干扰等功能；另外，为了方便 USB 接口的硬件调试，该系统增加了一个 RS232 接口，在程序运行过程中，可以把 USB 接口的配置和状态通过 2 接口发送出来。本发明采用 WinDriver 作为驱动程序开发工具，摆脱了核心驱动开发的难点，不需对操作系统和底层驱动的原理了解太多，为快速开发外设驱动提供了有效的方案，成本低、稳定性好，性价比高。
【专利说明】—种数据通信系统通用USB接口装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数据通信系统中的通用USB接口装置，尤其是基于单片机设计的通用USB接口装置。
【背景技术】
[0002]在工业生产和科研的各行业，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的通信方式是数据采集板卡，常用的有A/D卡以及422，485等总线板卡。采用板卡不仅安装麻烦，容易受机箱内环境的干扰，而且由于受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制不可能挂接很多设备。
[0003]通用串行总线(USB)的出现，很好的解决了以上这些问题。它不仅解决了 1/0插口不够的问题，而且建立了一条连接和访问外设的方法。这些方法可以有效的减少总体成本，减少硬件冲突。因此，我们能够利用USB总线接口比较容易的实现低成本、高可靠性的多点数据通信系统。USB在1995年被提出，并由七个计算机与通信工业领先的公司所组成的联盟所定义和加以推广。同一年，该联盟建立了实施者论坛(以下简称USB-1F)来加速USB标淮的高质量兼容设备的开发。在1996年，USB-1F公布了 USB规范1.0，这是第一个为所有的USB产品提出设计请求的标淮。1998年，在进一步对以前版本的标准进行阐述和扩充的基础上，发布了 USB标准的1.1规范。第三个版本的USB2.0是发布于1999年。之后，随着USB的普及与推广，USB的成员一直持续不断地增加，如今已是非常庞大的推广组织了。历经8年的发展，USB技术己经非常成熟，也得到了 IT业各硬件及软件厂商的广泛支持。尤其是Microsoft公司在其WIN98之后的操作系统中加强了对USB的系统支持后，USB总线迅速发展起来。目前，USB总线的协议版本已经达到了 2.0，支持的最高速度达到了 480Mbps，远远超过了一般并行总线的数据传输速度。
[0004]随着USB总线的发展，USB总线接口在嵌入式系统以及个人电脑的外围设备中的应用发展非常迅速。计算机外围设备的市场上使用USB接口的数码相机、扫描仪、移动硬盘、鼠标、键盘等设备随处可见。但是USB接口在工业控制领域、数据通信系统以及只能仪器仪表中的应用还不多见。本设计提出了基于USB总线接口的数据通信系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于设计一种系统之间数据通信中的通用USB接口装置。本设计通过TOIUSBD12芯片与AT89C52单片机实现USB接口的设计，数据采集系统与计算机间的通τΗ ο
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种数据通信系统通用USB接口装置，它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成。
[0007]所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给TOIUSBDI2的功能；所述的TOIUSBD12为USB协议转换模的核心，将接收到的数据经过转换后发送到USB 口 ；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测HHUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和系统调试。
[0008]所述的roiUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与HHUSBD 12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO ；PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当TOIUSBD12的中断寄存器有一位为I时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测HHUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入HHUSBDI2的VDD，V0UT3.3端悬空(接退祸电容)，使用5V电源；电源PI时接入TOIUSBD12的VDD，V0UT3.3端，使用3.3V电源。
[0009]本发明的结构特点及有益效果:
1、该实用新型针对通用USB接口，实现数据采集系统与计算机之间的通讯，成本低、稳定性好,性价比高；
2、采用WinDriver作为驱动程序开发工具，摆脱了核心驱动开发的难点，不需对操作系统和底层驱动的原理了解太多，为快速开发外设驱动提供了有效地方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的系统原理结构图。
[0011]图2为本发明的USB接口电路原理图。
[0012]图3为本发明的主程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述:
实施例1
结合图1，图1是本发明的系统原理结构图；
一种数据通信系统通用USB接口装置，它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成。
[0014]所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给TOIUSBDI2的功能；所述的HHUSBD12为USB协议转换模的核心，将接收到的数据经过转换后发送到USB 口 ；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测HHUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和系统调试。
[0015]所述的roiUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与HHUSBD 12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO ；PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当TOIUSBD12的中断寄存器有一位为I时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测HHUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入HHUSBDI2的VDD，V0UT3.3端悬空(接退祸电容)，使用5V电源；电源PI时接入TOIUSBD12的VDD，V0UT3.3端，使用3.3V电源。
[0016]实施例2
图2为本发明的USB接口电路原理图；
USB的数据线D12DP和D12DM分别接TOIUSBD12的D+和D-，外接18欧姆匹配电阻；当USB电缆断开与主机的连接时，D+和D —处于悬浮状态，在噪声环境下，D十和D —的状态可能由于感应噪声而发生变化，SIE有时会误以为是主机产生的恢复信号从而使HHUSBD12错误的退出挂起状态；将D+接一个IM的下拉电阻，而D-接一个IM的上拉电阻。
[0017]实施例3
图3为本发明的主程序流程图；
主循环检查事件标志并进入对应的子程序进行进一步的处理。在主循环中，MCU首先对其所有端口、存储区、定时器和中断服务程序进行初始化，之后MCU将重新连接USB，包括将Soft Connect寄存器设置为ON ;初始化后，进入循环，轮询各种状态；当轮询到了检测建立包时，它确认建立标志在之一前是否被中断服务程序所置位；如果建立标志被置位，它将向协议层发送一个器件请求进行处理。
【权利要求】
1.一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于:它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成。
2.一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于:所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给TOIUSBDI2的功能；所述的PDIUSBD12为USB协议转换模的核心，将接收到的数据经过转换后发送到USB 口 ；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测TOIUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和系统调试。
3.根据权利要求1所述的一种数据通信系统通用USB接口，其特征在于:所述的PDIUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与H)IUSBD 12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO ;PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当TOIUSBD12的中断寄存器有一位为I时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测HHUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入HHUSBDI2的VDD，V0UT3.3端悬空(接退祸电容)，使用5V电源；电源PI时接入PDIUSBD12的VDD，V0UT3.3端，使用3.3V电源。
【文档编号】G06F13/40GK104391815SQ201410697914
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】王永刚, 胡晶 申请人:哈尔滨金都太阳能科技有限公司