3 軟件設計和執行

  系統軟件由6部分組成：定義描述符、設備檢測和列舉、端點中斷服務程序、USB數據交換模塊、串行口數據交換模塊、USB/Serial模塊接口。下面簡要描述其中部分模塊程序的功能和實現思想。

  3.1 描述符定義

  描述符是數據結果或信息的格式化塊，它可以使主機知道這個設備。每個描述符包含了這個設備整體的信息或者某個元素的信息。所有的USB外設必須響應對標準的USB描述符的請求。

  該系統中使用了1個接口和2個終端（控制和中斷輸入）。由于受Win98的限制還不能使用中斷輸出終端，因此為了解決這個問題，我們通過在端點0中使用SetReport傳輸PC機欲送往IC卡門禁考勤設備的數據。

  數據接收是在Output Reports中完成的。它根據送往IC卡門禁考勤設備最大的數據量，系統定義為16K個8位域。發送數據給主機是在輸入報告中完成的，它是8K個8位域。

  3.2 設備檢測和列舉

  當1個USB人機接口類（HID）設備第一次連接到總線，它將被總線供電但仍然非功能性等待1個總線復位。D-端的上拉電阻通知Hub連接上了新的設備，主機也同時知道了新連接的USB設備，并將它復位。緊跟輸入包之后，主機發送1個配置包，從缺省地址0處讀取設備描述符。讀到描述符后，主機將分配一個新的地址給設備，并繼續查詢關于設備描述、配置描述、人機報告描述的信息，設備將開始對新分配的地址作出反應。根據從設備處返回的信息，主機知道了被設備支持的數據終端的數量，完成列舉過程。列舉結束后，Windows將把新的設備加入到控制面板的設備管理器中顯示。

  為此，在微控制器中必須寫入訪問描述符的代碼，這樣便于對主機在列舉設備時發送的請求作出有效的辨識和響應。在設備方面需要創建一個INF文件，使Windows能夠辨識設備，并且為設備找到其驅動。由于操作系統提供了簡單的INF文件，因此，開發中只需要編寫寫入到微控制器中的程序。

  3.3 數據發送和接收過程

  發送數據到門禁考勤系統是通過控制端點0中使用SetReport來完成的。主機先向門禁考勤系統請求發送數據，設備響應請求后，主機便開始執行。當有數據到達設備的終端0時，將對設備產生一個中斷。此時，相應的中斷服務程序便將數據復制到數據緩沖區。一旦進入端點0的中斷服務程序，所有的中斷必須關閉，確保能夠正確地復制數據。

  微處理器的數據緩沖區編程為可以接收64個字節，這個值是存放在設置包的包頭請求信息中。從主機處接收到的最大包大小，是根據它將發送給門禁考勤系統的最大數據量來決定的。

  系統還使用了Put_command線程，通過1個I/O端口引腳，向門禁考勤系統串口發送數據。在執行此線程時，根據串口通信協議插入了起始位、停止位以及相應的延時。

  從門禁考勤系統接收數據的過程是利用端點1完成的。端點1配置為1個中斷輸入端點，當有1個起始位到達引腳時，GPIO中斷必須打開，并關閉所有其它類型中斷。設計中通過使用1個Get_Serial線程來收集I/O引腳發出的串行數據，并把它存入數據緩沖區。同時該線程負責檢驗接收到的起始位和停止位的正確性。當收到8個字節時，將接收緩沖區中的數據復制到終端1的緩沖區，并且允許微處理器響應中斷輸入請求。

  考慮到一般串行口的有效波特率的范圍在300~19200bps，我們按處于最大波特率19200bps的情況來考慮，傳輸1個字符需要時間接近0.75ms；而1個輸入中斷大約每10ms送1個8字節的數據包，因此，設計1個128字節的快速數據緩沖區便可以保證不會丟失數據。

  RS-232-USB接口轉換模塊用于改進我們的IC卡門禁考勤系統，使用效果良好。

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