基于hid的免驱动光通信仪器接口访问方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信仪器的接口访问技术。更具体地说，本发明涉及一种基于HID 的免驱动光通信仪器接口访问方法。
【背景技术】
[0002] USB，是英文Universal Serial Bus (通用串行总线）的缩写，是一个外部总线 标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，应用在PC领域的接口技术。HID是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备。HID交换 的数据存储在称为报表（report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机在 控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。报表的格式非常有弹性，可以处理 任何类别的数据。
[0003] USB有四种传输方式，分别是：控制传输，中断传输，同步传输和块传输。其中，控 制传输常见于USB设备被PC识别的过程。中断传输一般用于具有固定速率、数据量少的数 据传输，例如USB鼠标、键盘。同步传输也叫做等时传输，保证数据传输的实时性，所以这种 传输方式一般用于音频和视频流的数据传输，例如USB摄像头。块传输也叫做批量传输，块 传输并不追求数据传输的时间，但是必须保证数据传输的正确性，例如U盘。
[0004] USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为二^^一世纪二十年代个 人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。光通信厂商，因自动化的需求，逐渐尝试在各自 制设备上加入通讯接口，经历了十余年的发展，USB接口已经成为光通信厂商的主要接口方 式。
[0005] 光模块厂商，为了实现生产自动化，各自独立开发了相应的光学测试设备。传统 的光学测试设备多采用DB9或DB25接口通讯，例如行业内最常见的武汉光迅的光功率计 PMSII-X，该光功率计即是采用DB9串口通讯。然而使用DB9或DB25接口通讯，最主要的缺 陷是：随着时代进步，主流PC厂商已经取消了 DB9 (串口）和DB25 (并口）硬件接口，这限 制了 DB9或DB25接口的后续发展。
[0006] 在DB9到USB的过渡过程中，许多光模块厂商采用了集成的RS232转USB芯片，典 型型号有Silab公司的CP2101。该芯片采用USB协议中的⑶C协议，使PC将USB设备识别 为DB9串口。该方案实际上是并没有改变DB9串口通讯的本质，其缺点依旧明显：
[0007] 1、CDC类协议需要编写PC驱动程序，设备安装环节相当繁琐；
[0008] 2、DB9通讯速率较低，远远慢于USB通讯速率；
[0009] 3、可靠性须由软件保证，软件开发周期较长；
[0010] 4、对于芯片的初始化配置需要单独的软件，配置操作较复杂；
[0011] 然后还有部分光模块厂商，对USB接口进行了尝试设计，采用Silab公司提供的 USBXpress套件，基于C8051F32X系列MCU进行固件开发。USBXpress开发套件提供了一个 完整的主机和设备软件的解决方案，该套件为USB设备开发解决了很多技术瓶颈，例如USB 底层协议，PC端windows软件。但是，其缺点也非常明显：
[0012] 1、套件由第三方公司提供，难以更改底层代码，难以实现功能的增减
[0013] 2、使用该套件的USB设备，需要独立安装驱动，其驱动程序对于系统兼容性差。
[0014] 3、由于VID和PID的限制，容易造成多个同类型设备在一台PC上连接时，通讯冲 突。
[0015] 在前期的尝试中，光模块厂商始终无法突破USB设备免驱动这一瓶颈。而驱动安 装，必然会因操作系统、电脑病毒、盗版软件的影响，造成不同程度的安装失败。因此免驱动 的USB接口技术，成了光模块厂商开发光学测试设备的重要瓶颈。
【发明内容】
[0016] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。
[0017] 本发明还有一个目的是提供一种基于HID的免驱动光通信仪器接口访问方法，其 能够使得主机终端将光通信仪器识别为人机接口设备（即HID设备），而主机终端的操作系 统为HID类设备提供了通用的驱动程序，因此省去了复杂的驱动程序编写过程，即使得光 通信仪器连接到主机终端时无需再安装驱动，有良好的系统兼容性。
[0018] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了以下技术方案：
[0019] 一种基于HID的免驱动光通信仪器接口访问方法，其包括以下步骤：
[0020] 在光通信仪器上设置与其微控制器连接的USB接口，并在微控制器的程序代码区 域中针对该光通信仪器定义USB标准描述符和HID报告描述符；
[0021 ] 将光通信仪器通过USB接口连接至主机终端上，待主机终端检测；
[0022] 检测到有光通信仪器插入的主机终端通过USB接口向光通信仪器的微控制器发 送设备类型查询指令，所述光通信仪器接收所述指令并向主机终端发送所述USB标准描述 符和HID报告描述符；
[0023] 主机终端基于读取到的USB标准描述符和HID报告描述符将光通信仪器识别为 HID人机接口设备，并通过USB接口建立起与所述光通信仪器的数据通讯通道。
[0024] 优选的是，所述主机终端在建立起与所述光通信仪器的数据通讯通道后，按照"主 机终端发送指令、光通信仪器微控制器接收处理指令并返回处理结果、主机终端接收结果" 的方式进行数据传输。
[0025] 优选的是，所述数据传输采用每个数据包64字节数据的方式进行，当传输的数据 不足64字节数据时，不足的部分用0x00填充；当传输的数据超过64字节时，将数据分多次 写入到光通信仪器微控制器的缓冲区。
[0026] 优选的是，所述数据包的命令格式采用：
[0027] 2字节数据的起始标识+1字节数据的命令标识+1字节数据的错误状态+1字节数 据的有效数据长度+1字节数据的校验字节+2字节数据的结束标识+有效数据；其中，所述 校准字节用于对所述有效数据进行求和校验。
[0028] 优选的是，所述USB标准描述符至少包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和 端点描述符。
[0029] 优选的是，所述USB标准描述符还包括字符串描述符。
[0030] 本发明所述方法至少包括以下有益效果：
[0031] 本发明在以往光学仪器接口技术基础上，基于"用户自定义HID设备"协议，实现 了免安装驱动的USB接口技术，该技术有如下优点：
[0032] 其一、取代了原始的DB9或DB25接口，符合当前时代的接口要求；
[0033] 其二、免除USB驱动程序的安装过程，有良好的系统兼容性；
[0034] 其三、自定义了稳定可靠的通讯接口，保证了数据通讯的正确性；
[0035] 总的说来，本发明基于HID设备，采用免驱动安装的方式，自定义一套完整的通讯 协议，实现光通信设备与PC间的数据传输，具体体现在：
[0036] ①采用HID设备协议，无需安装驱动，大大改善了系统兼容性；②自定义通讯接 口，采用起始识别、校验字节等方式，保证通讯可靠性；③采用固定包长、超时判断、主机控 制的方式保证通讯异常时快速识别；④采用固件命令集成，来压缩通讯数据量，减少通讯数 据数量。
[0037] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。
【具体实施方式】
[0038] 下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据 以实施。
[0039] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不排除一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0040] 本发明提供了一种基于HID的免驱动光通信仪器接口访问方法，其包括以下步 骤：
[0041] 在光通信仪器上设置与其微控制器连接的USB接口，并在微控制器的程序代码区 域中针对该光通信仪器定义USB标准描述符和HID报告描述符；
[0042] 将光通信仪器通过USB接口连接至主机终端上，待主机终端检测；
[0043] 检测到有光通信仪器插入的主机终端通过USB接口向光通信仪器的微控制器发 送设备类型查询指令，所述光通信仪器接收所述指令并向主机终端发送所述USB标准描述 符和HID报告描述符；
[0044] 主机终端基于读取到的USB标准描述符和HID报告描述符将光通信仪器识别为 HID人机接口设备，并通过USB接口建立起与所述光通信仪器的数据通讯通道。
[0045] 本发明上述方案中，使用了 USB中断传输方式中的"用户自定义HID设备"，让光通 信仪器被操作系统识别为同鼠标键盘一类的"人体输入学设备"（也可称为HID人机接口设 备）。任何当前的PC操作系统，均对该类型设备免除驱动安装。基于HID人机接口设备的 条件下，本发明还定义了稳定可靠的数据传输方式和光学仪器接口，以此保证数据通讯的 可靠性，实现光学仪器USB接口的完整功能。
[0046] 其中，所述USB标准描述符至少包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点 描述符。优选的是，所述USB标准描述符还包括字符串描述符。所谓描述符