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基于双模式USB接口的便携式比色计设计【AG体育平台】
作者：AG体育平台
时间2020-12-20
AG体育平台：章节： 目前市场上的光电比色计一般都是通过RS232串口与计算机通信，随着计算机技术的发展，这种模块构建早已无法符合PC与外部设备之间大大提升的速度以及稳定性、易用性等拒绝，给用户用于带给了诸多不便。USB接口技术凭借其易懂、平稳、可拓展等优点，更加普遍应用于PC机外设和便携式系统中，为符合客户拒绝，本文设计了一种基于USB模块的比色计仪器。
该仪器可以构建USB主机和从机两种功能，做到主机时，能构建数据的较慢收集及U盘存储；做到从机时，能构建与计算机连接。 1.CH375概述 CH375是一种USB总线的标准化模块芯片，反对USB-HOST主机方式和USB-DEVICE/SLAVE设备方式，相容USB2.0，反对USB的控制传输、批量传输、中断传输，能自动检测USB设备的相连与插入，能获取设备相连和插入的事件通报。
在本地末端，CH375具备8位数据总线和读书、写出、片中选控制线以及中断输入，可以便利地悬挂收到DSP/MCU/MPU等控制器系统总线上。USB主机方式反对常用的USB加速设备，外部单片机可以通过CH375按照适当的协议与USB设备通讯。CH375反对5V和3.3V电源电压和低功耗模式。
2.双模式USB模块硬件电路设计 2.1USB主从动态转换电路的设计 为了构建设备应用于的灵活性，本文设计的比色计仪器使用USB总线供电和外接电池供电两种方式。在配置文件方式下，仪器使用外接电池供电，作为USB主机用于，通过读取U盘，构建数据传输。
在USB总线供电方式下，仪器作为USB设备用于，必要与计算机相连。两种模式的动态转换电路如图1右图。 P1为从机USB模块，P2为主机模式下读取U盘模块。
配置文件状态下，仪器使用外接电池电源供电，SLAVE为低电平，为主机模式；P1口相接计算机时，仪器使用USB总线供电，SLAVE为高电平，单片机通过查找掌控使比色计仪器转入设备模式。 2.2单片机掌控CH375电路设计 本系统用于C8051F020单片机作为处理器。
C8051F020是Cygnal公司发售的一种SOC型8位单片机，片内有64KBFLASH存储器和4KBRAM，完全符合作为主机时读取U盘的拒绝。C8051F020单片机掌控CH375的电路如图2右图。 1.系统软件设计 2.1主机模式配置文件状态下，仪器工作在主机模式，通过读取U盘，存储收集到的数据。
在单片机下研发U盘的读取系统，单片机末端程序要牵涉到较多的协议，必需能构建USB的控制传输、批量传输、SCSI/UFI/RBC命令传输及FAT文件系统等功能。CH375内置了USB通信协议的固件程序，包括了USBMassStorage类协议，所以实际的单片机程序只必须处置FAT文件系统层，并且这一层也可以由CH375的U盘文件级子程序库构建，因此修AG体育平台改了程序的研发流程。
CH375的U盘文件级子程序库获取了USB存储设备的文件级模块，这些应用层模块API包括了常用的文件级操作者，可以重制并映射到各种常用的单片机程序中，编写程序时可以必要调用这些API函数读取U盘。单片机读取U盘的程序流程如图3右图。
单片机末端程序中用的主要操作者函数还包括： (1)初始化CH375芯片：CH375Init； (2)查找U盘否准备好：CH375DiskReady； (3)关上文件：CH375FileOpen； (4)重开文件：CH375FileClose； (5)新建文件：CH375FileCreate； (6)以字节为单位从文件读数据：CH375ByteRead； (7)以字节为单位向文件写出数据：CH375ByteWrite； (8)以字节为单位移动文件指针：CH375ByteLocate。 3.2从机模式 当图1中的P1口相连到PC机USB模块时，在C8051F020单片机掌控下，仪器转换到从机模式，设备可以与PC机通讯，展开数据交换。
3.2.1本地端的单片机软件 CH375专门用作处置USB通讯，当CH375接管上位机发送到的数据或发送到完给上位机的数据后，以中断方式通报单片机。本地末端单片机程序主要已完成CH375的初始化和数据的接管与发送到，单片机掌控CH375对数据的处理过程如下： 1.单片机通过CH375芯片接收数据的处置步骤： （1）当CH375接管到USB主机发去的数据后，首先瞄准当前USB缓冲区，避免被先前数据覆盖面积，然后将中断插槽设置为低电平，向单片机催促中断； （2）单片机转入中断服务程序，继续执行GET_STATUS命令提供中断状态； （3）在GET_STATUS命令后将中断插槽完全恢复为高电平，中止中断； （4）辨别中断状态，为下传顺利，单片机继续执行RD_USB_DATA命令从CH375加载接管到的数据； （5）RD_USB_DATA命令已完成后，获释缓冲区，之后USB通讯； （6）解散中断服务程序。
2.单片机通过CH375芯片发送数据的处置步骤： （1）单片机继续执行WR_USB_DATA命令向CH375载入要发送到的数据； （2）CH375被动地等候USB主机在必须时拿走数据； （3）当USB主机所取回头数据后，CH375首先瞄准当前USB缓冲区，避免反复发送数据，然后将中断插槽改置较低，向单片机催促中断； （4）单片机转入中断服务程序，提供中断状态，然后将中断插槽完全恢复高电平，中止中断； （5）辨别中断状态，为上载顺利，单片机继续执行WR_USB_DATA命令向CH375载入另一组要发送到的数据，若没不继续执行。 （6）单片机继续执行UNLOCK_USB命令，已完成后获释缓冲区，之后USB通讯； （7）解散中断服务程序。单片机主要在中断中已完成数据发送与处置，中断服务程序流程图如图4右图。
3.2.2计算机端的软件模块 CH375在计算机末端获取了应用层模块，该模块是CH375动态链接库DLL面向功能应用于的API，还包括：设备管理API、数据传输API、中断处置API。设计中使用VC++6.0作为PC末端应用软件的研发平台。首先在计算机上安装CH375器件的驱动程序，然后将动态链接库DLL拷贝到计算机中，最后将DLL的采访入口加到到VC项目中，这样就可以构建对USB设备的应用程序编程。 4.结束语 本文将双模式USB数据传输方式应用于便携式比色计仪器中，体现了便携、灵活性和可信的优点。
该设备既可以必要与PC机展开数据通讯，工作于有计算机的实验室测试环境，也可以通过U盘作为数据传输中介，使设备工作于在线检测。本方案有效地解决问题了传统比色计仪器的局限，可以符合有所不同测试环境的拒绝，并且数据存储便利较慢，具备辽阔的应用于前景。
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