基于双模式USB接口的便携式比色计设计

2010-03-03 21:35:29来源: 吉林大学通信工程学院

  引言:

  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,这种接口实现已经无法满足 PC与外部设备之间不断提高的速度以及稳定性、易用性等要求,给用户使用带来了诸多不便。USB接口技术凭借其易用、稳定、可扩展等优点,越来越广泛应用于 PC机外设和便携式系统中,为满足客户要求,本文设计了一种基于 USB接口的比色计仪器。该仪器可以实现 USB主机和从机两种功能,做主机时,能实现数据的快速采集及 U盘存储;做从机时,能实现与计算机相连。

  1.CH375简介

  CH375是一种 USB总线的通用接口芯片,支持 USB-HOST主机方式和 USB-DEVICE/SLAVE设备方式,兼容USB2.0,支持 USB的控制传输、批量传输、中断传输,能自动检测 USB设备的连接与断开,能提供设备连接和断开的事件通知。在本地端,CH375具有 8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出,可以方便地挂接到 DSP/MCU/MPU等控制器系统总线上。USB主机方式支持常用的 USB全速设备,外部单片机可以通过 CH375按照相应的协议与 USB设备通讯。CH375支持 5V和 3.3V电源电压和低功耗模式。

  2.双模式USB接口硬件电路设计

  2.1 USB主从动态切换电路的设计

  为了实现设备应用的灵活性,本文设计的比色计仪器采用 USB总线供电和外接电池供电两种方式。在默认方式下,仪器采用外接电池供电,作为 USB主机使用,通过读写U盘,实现数据传输。在 USB总线供电方式下,仪器作为USB设备使用,直接与计算机连接。两种模式的动态切换电路如图 1所示。

两种模式的动态切换电路

  P1为从机 USB接口,P2为主机模式下读写 U盘接口。默认状态下,仪器采用外接电池电源供电,SLAVE为低电平,为主机模式;P1口接计算机时,仪器采用 USB总线供电,SLAVE为高电平,单片机通过查询控制使比色计仪器进入设备模式。

  2.2 单片机控制CH375电路设计

  本系统使用 C8051F020单片机作为处理器。C8051F020是Cygnal 公司推出的一种 SOC型 8位单片机,片内有 64KB FLASH存储器和4KB RAM,完全符合作为主机时读写 U盘的要求。C8051F020单片机控制 CH375的电路如图 2所示。

CH375的电路

  1. 系统软件设计

  2. 1主机模式默认状态下,仪器工作在主机模式,通过读写 U盘,存储采集到的数据。 在单片机下开发 U盘的读写系统,单片机端程序要涉及较多的协议,必须能实现 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,包含了 USB Mass Storage类协议,所以实际的单片机程序只需要处理 FAT文件系统层,并且这一层也可以由 CH375的 U盘文件级子程序库实现,因此简化了程序的开发流程。

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关键字:双模式USB接口  便携式比色计  测量

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/0303/article_1073.html
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