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基于USB接口的數據采集系統設計
摘要：以自行開發的基于USB接口的數據采集系統為例，介紹了USB接口的硬件和軟件開發過程。關鍵詞：USB 數據采集 PDIUSBD12
１ ＵＳＢ協議和芯片選擇
理解好ＵＳＢ協議是ＵＳＢ系統開發的第一步。ＵＳＢ協議版本包括１.０、１.1和２.０，ＵＳＢ ＯＴＧ是對２.０版本協議的補充。雖然ＵＳＢ協議內容繁多且復雜，然而，對ＵＳＢ開發影響較大的卻只是少數部分，以下對協議版本１.１[１]中這些部分進行介紹。
１.１ ＵＳＢ協議
一般，每個ＵＳＢ設備由一個或多個配置（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）控制其行為。使用多配置原因是對操作系統的支持；一個配置由接口（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）組成；接口則是由管道（Ｐｉｐｅ）組成；管道與ＵＳＢ設備的端點（Ｅｎｄｐｏｉｎｔ）對應，一個端點可以配置為輸入輸出兩個管道。在固件編程中，ＵＳＢ設備、配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。
圖１為ＵＳＢ多層次通信模型。端點０默認配置為控制管道，用來完成所規定的設備請求(ＵＳＢ協議第九章)。其它端點可配置為數據管道。對開發而言，主要的大數據傳輸都是通過數據管道完成的[２]。
ＵＳＢ傳輸類型包括批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸和控制傳輸，每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應用范圍都不同[３]。控制傳輸可靠性是最高的，但速度最慢；等時傳輸速度快，滿足實時性，但可靠性低。在具體應用中，端點傳輸類型可根據傳輸速度和可靠性選擇。
在ＵＳＢ通信協議中，主機取得絕對主動權利，設備只能是“聽命令行事”，通過一定的命令格式（設備請求）完成通信。ＵＳＢ設備請求包括標準請求、廠商請求和設備類請求。設備的枚舉是標準請求命令完成的；廠商請求是用戶定義的請求；設備類請求是特定的ＵＳＢ設備類發出的請求，例如海量儲存類、打印機類和ＨＩＤ（人機接口）類。固件編程中設備請求必須遵循一定的格式，包括請求類型、設備請求、值、索引和長度。
１．２ ＵＳＢ接口芯片選擇
ＵＳＢ接口芯片的類型有：
（１）按傳輸速度的高低：低速（１．５Ｍｂｐｓ）和全速(１２Ｍｂｐｓ)可選ＵＳＢ１．１接口芯片，例如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＰＤＩＵＳＢＤ１２和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＥＺ－ＵＳＢ２１００系列；高速（４８０Ｍｂｐｓ）可選ＵＳＢ２．０接口芯片，例如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＩＳＰ１５８１和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＣＹ７Ｃ６８０１３。
（２）是否帶ＭＣＵ（微控制器）：一般Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的都不帶ＭＣＵ，Ｃｙｐｒｅｓｓ公司大多都帶，例如ＡＮ２１３１。
（３）是否帶主控器功能：不需要主機參與，主從設備間可進行數據傳輸，芯片有Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＩＳＰ１３０１和Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＳＬ８１１ＨＳ等。
還有專門用途ＵＳＢ芯片，
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