带全速USB接口的单片机PIC18F4550的应用设计方法

　　2.3 单片机软件部分设计

　　单片机的软件部分主要完成光栅位移传感器的数据采集、A／D转换、计算光栅位移传感器的正向、反向莫尔条纹的个数、为数字电路提供CP脉冲以及完成USB的通信等工作。图2是单片机软件部分的流程图。

　2.4 PIC18F4550的固件设计

 

　　微芯公司提供了一系列的USB寄存器，使用这些寄存器可以完成USB通信。大多数的USB通信都是通过中断来完成的，在USB中断服务程序内，要实现输入／输出接口，允许大多数的USB程序在后台完成。从应用的观点来看，枚举过程和数据通信的发生好像没有联系。

　　对于单片机控制程序，目前没有任何厂商提供自动生成固件(firmware)的工具，因此所有程序都要由自己手工编制。由于USB协议的复杂性，并且考虑 到广大客户的需求，因此，Microchip公司在推出PIC18F4550系列芯片时，提供了面向不同客户群的DEMO程序，这就大大减轻了系统开发人员的负担，同时缩短了开发周期。本系统的设计就是在Microchip公司提供的DEMO程序的基础上，进行必要的修改来完成的。本设计的具体固件主要由以下8个文件组成。

　　① main.c：系统的主程序，包括InitializeSystem()和USBTasks(void)两个子程序，主要完成系统的初始化以及其他各种子程序的调用。

　　② usb9.c：实现的是USB协议第9章的功能，包括枚举总线的接口和核心功能，以及USB的中断服务程序。它处理由USB用户所产生的所有的中断。在这个程序中，主要实现对描述符的枚举以及休眠、复位功能，主要包括USBCheckStdRequest(void)、USBStdGetDscHandler(void)和USBStdFeatureReqHandler(void)等5个子程序。

③ usbctrltrf.c：主要实现USB控制传输所需的各种功能，主要由USBCtrlTrfSetupHandler(void)、USBCtr-lEPServiceComplete(void)和USBPrepareForNextSetup-Trf(void)等8个子程序组成。

　　④ usbdrv.c：主要实现与USB驱动相关的功能，包括检查总线状态、USB模块使能、USB模块挂起、远程唤醒等功能；主要由USBSuspend(void)、USBModuleEnable(void)、USBSoftDetach(void)和USBDriverService(void)等12个子程序组成。

　　⑤ usbdsc.c：主要是对该系统的描述，包括厂商、产品号等的描述。

　　⑥ usbgen.c：对USB设备类的配置(在这里把它配置为通用USB类)，主要包括USB通用类的初始化端点和读写，由USBGenInitEP(void)、USBGenRead(byte*buffer，byte len)和USBGenWrite(byte*buffer，bytelen)三个子程序组成。

　　⑦ usbmmap.c：主要用于检查USB在通信过程中，端点号与BDT(缓冲器描述符表)之间的匹配。

　　⑧ user.c：直接面向用户的应用程序，可以帮助用户完成自己的初始化配置、处理数据的读／写、I／O口的处理，设备的请求等。本设计中下位机的大部分功能都是由这个程序来实现的，比如A／D转换及其数据的读取、1MHz的PWM波形产生等。它主要包括UserInit(void)、BlinkUSBStatus(void)、ServiceRequests(void)、ProcessIO(void)、ResetTempLog(void)和ReadPOT(void)六个子程序。

　　2.5 PC机软件编程

　　要编写PC机上的软件，可以利用Microchip公司提供的开发工具包。该工具包是一个安装程序，安装后可以在安装目录下找到USB通用的驱动程序、用Borland C编写的应用程序、一些固件代码，以及编写应用程序所需的API函数等。对于一般的应用，驱动程序可以直接使用，无需重编。在编程中主要用到以下7个API函数：MPUSBGetDLL Version()，返回DLL的版本号；MPUSB-GetDeviceCount()，返回连接没备的数目；MPUSBOpen()，返回指定pVID_PID和pEP的USB设备端点的句柄，返回的是一个端点句柄；MPUSBRead()，从IN端点读取数据并填入缓冲区；MPUSBWrite()，对一个OUT端点写入数据并使用pData缓冲区；MPUSBReadInt()，从Inter-rupt IN端点读取数据并填人缓冲区；MPUSBClose()，关闭一个端点的句柄。因为Microchip公司提供的MPUS-BAPI.DLL源程序是用Borland C编写的，这一程序无法在VC环境下编译，所以也不能产生隐式调用所需的.LIB文件，因此本设计在使用DLL时用的是显式链接。

 

　　PC机的软件部分主要用于实现上位机同下位机之间的USB通信，光栅位移传感器位移信号的细分和显示等功能。实现这一功能的方法有很多种，比如采用简单的VB、数据处理能力很强的Delphi，或国内外广泛采用的Borland C和VC等。为了下一步的软件开发以及与厂家的其他软件接口，本系统上位机的软件部分采用VC++6.0来实现。图3是PC机软件部分的流程图。

　3　结 语

　　选择何种芯片来设计嵌入式系统，需要根据系统的需求、设计的难易程度和性价比等几个方面来考虑。Micro-chip公司为PIC18F4550系列单片机提供通用的驱动程序、API函数、DEMO板和一系列范例程序等。其中，一些固件的端点与PC机通信的子程序可以直接调用，而不需要重写，从而大大提高了开发效率，缩短了产品的研发周期，这势必会导致该系列单片机会很快占据一部分USB接口市场。正是由于USB的诸多优点和光栅位移传感器有着很多其他位移传感器无法比拟的优点，因此，本设计的应用也将会越来越广泛。