答辩-基于C8051F340的微机USB接口卡设计.pdf
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基于C8051F340 的微
机USB接口卡设计
设计流程
通过C8051F340单片机作为数据采集终端,采集电压信号,利用其
内置的AD电路进行模数转换,将物理量变换为数字量,经由USB接口传输到
上位机 (PC端),在上位机使用LabVIEW软件对数据进行处理和图形化输出。
为什么要设计这个接口卡?
NI公司的数据采集卡
国产数据采集卡
本课题接口卡的优势和意义
相比前面的昂贵的数据采集卡,本课题设计的接口卡成本低廉,而且由
于采用USB接口来设计,拥有即插即用,传输速度快等优势,又由于整个硬
件系统只有C8051F340单片机一个硬件,因此整个系统比较小巧,便于携
带。同时,上位机端采用LabVIEW软件进行编程,整个人机互动的界面都比
较友好,便于使用。
该系统若要添加新的电路与功能也会非常的方便。
为什么是USB?
传统的数据采集设备与主机的通讯口一般采用RS232、RS422或
RS485 等标准,当今的设备通讯口大多采用USB (Universal Serial Bus )
标准。作为一种新型的串口通信标准,基于USB接口的产品具有较高的传输
速率,可扩展性好,采用总线供电,支持热插拔和即插即用等。特别是近几年
来,USB 大有完全取代上述标准的趋势。
关于C8051F340单片机
C8051F340单片机是Silicon Laboratories公司推出的完全集成的
混合信号片上系统型MCU。具有高速、流水线结构的8051兼容的微控制器
内核(可达48Mb/S);通用串行总线(USB)功能控制器,有8个灵活的端点管
道,集成收发器和1K FIFO RAM;真正10位 200kb/s的单端/差分ADC,
带模拟多路器;片内电压基准和温度传感器;精确校准的12MHz 内部振荡器
和4倍时钟乘法器;多达64kB的片内 FLASH存储器;多达4352字节片内
RAM(256+4kB);多达40个端口I/O(容许5V输入)采集系统的电路设计。
C8051F340单片机电路图
单片机与PC机的通信桥梁——
USBXPRESS
Silicon Laboratories公司的USBXpress软件开发包针对
C8051F340等器件的USB接口编程设计,提供了完整的上位机与下位机软
件解决方案。不需要过多熟悉USB协议和设备驱动的知识,只需掌握客户端
和设备端的应用程序接口(API),编程就能实现USB通讯控制功能。
USBXpress软件开发包中,固件库文件选择USBX_F34X.LIB,头文件选择
USB_API.h;上位机中动态链接库文件 (dll)调用SiUSBXp.dll;驱动程序
使用SiUSBXp.sys,INF驱动安装文件SiUSBXp.inf。
单片机与PC机的USB通信原理框
图
USBXPRESS提供的上位机API
函数
序号 API函数名称 API函数功能
1 SI_ GetNumDevices () 获取 USB 器件的序列号
2 SI_GetProductString() 获取 USB 器件的产品描述信息
3 SI_Open () 打开 USB 器件
4 SI_Close () 关闭 USB 器件
5 SI_Read () 从设备中读取一个数据块
6 SI_Write () 往设备里写一个数据块
7 SI_FlushBuffers () 刷新设备的接收与发送缓冲区
8 SI_SetTimeouts () 设置读写数据块的超时时间
9 SI_ GetTimeouts () 读取读写数据块的超时时间
… … …
下位机中主要的 API 函数
USBClockStart() – 初始化 U SB 时钟
USBInit() – U SB 接口初始化
BlockW
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