3.2、固件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

固件驅(qū)動(dòng)程序（又稱單片機(jī)程序）是指固化到CPU模塊內(nèi)的軟件。固件程序采用模塊化設(shè)計(jì)，主要模塊包括：數(shù)據(jù)采集控制模塊和數(shù)據(jù)通信模塊兩大部分。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、可讀性好、軟件改動(dòng)簡(jiǎn)單。

USB設(shè)備在上電之后需要首先完成系統(tǒng)時(shí)鐘配置及片內(nèi)外設(shè)的初始化操作。設(shè)備初始化完畢后，采集命令的接收、解析及數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃胁僮骶谥袛喾?wù)程序中完成。中斷源及對(duì)應(yīng)功能如表1所列。定時(shí)器3為節(jié)拍發(fā)生器，定時(shí)器中斷用于定時(shí)觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采樣與轉(zhuǎn)換。DMA通道1產(chǎn)生中斷表明4KB數(shù)據(jù)緩存已滿，可以將AD采樣數(shù)據(jù)打包并通過(guò)USB發(fā)送。

表1中斷源及對(duì)應(yīng)功能

3.3、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序介于USB硬件與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用程序之間，為它們之間的通信提供橋梁。USB的驅(qū)動(dòng)程序?qū)儆赪DM（Windowsdrivermodel）類型，Windows98/2000等操作系統(tǒng)均支持該類型的驅(qū)動(dòng)程序［3］。USB驅(qū)動(dòng)程序使用DriverStudio中的Driverworks2.7編寫。DriverWorks提供了3個(gè)函數(shù)類：KUsbLowerDevice，KUsbInterface和KUsbPipe類，用于實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備操作。KUsbLowerDevice類用于邏輯設(shè)備的編程，KUsbInterface類用于接口的編程，KUsbPipe類用于管道的編程。最基本的例程有設(shè)備的啟動(dòng)、停止、卸載、讀寫、設(shè)備控制等例程。

在端點(diǎn)初始化時(shí)，定義最大傳輸字節(jié)數(shù)為4096B。而固件每次傳輸字節(jié)數(shù)最大為64B，因此傳輸4096B的數(shù)據(jù)需要將數(shù)據(jù)分成32包分包發(fā)送，主機(jī)接收數(shù)據(jù)拼包的過(guò)程由驅(qū)動(dòng)程序自動(dòng)完成。

3.4、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

用戶應(yīng)用服務(wù)程序直接面向用戶，是控制數(shù)據(jù)采集軟件的最上層，不僅提供與用戶交互的界面，還能通過(guò)發(fā)送各種控制命令來(lái)控制采集模塊的工作。在Windows中，應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)與WDM的通信過(guò)程是：應(yīng)用程序先用CreateFile函數(shù)打開(kāi)設(shè)備，然后用DeviceIOControl與WDM進(jìn)行通信，包括從WDM中讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)給WDM兩種情況，也可以用ReadFile從WDM中讀數(shù)據(jù)或用WriteFile寫數(shù)據(jù)給WDM。當(dāng)應(yīng)用程序退出時(shí)，用CloseHandle關(guān)閉設(shè)備。表2列出了幾種常用的分發(fā)例程及其所對(duì)應(yīng)的Win32函數(shù)。

表2常用的分發(fā)例程

采集卡控制的軟件流程圖如圖5所示。首先需要打開(kāi)設(shè)備，如果設(shè)備沒(méi)有被找到，則會(huì)顯示錯(cuò)誤信息;如果設(shè)備能夠被正確識(shí)別，則需要繼續(xù)設(shè)置采樣頻率。正確設(shè)置采樣頻率后就可以單擊開(kāi)始接收數(shù)據(jù)按鈕接收數(shù)據(jù)了。發(fā)送區(qū)會(huì)不停顯示出已發(fā)送的命令串，在接收區(qū)則會(huì)不停顯示出接收到的數(shù)據(jù)包編號(hào)。如果需要停止數(shù)據(jù)采集，只需單擊停止數(shù)據(jù)采集按鈕即可。

圖5 ?應(yīng)用軟件流程圖