USB接口电路

USB接口电路（精选12篇）

USB接口电路 第1篇

1 电子设备常见接口

每个电子设备系统都会有很多的外设联接接口, 常见的见表1。

以上列举了几种常用接口类型, 早期接口五花八门, 给“电子盲”们的使用带来很多障碍。USB接口由于它支持热插拔、系统自动配置、带宽大等诸多优点而广受欢迎, 而且其采用一根标准的USB电缆就可以进行通讯, 方便快捷, 所以能够很快地普及。

2 USB接口特性

2.1 技术的提升

USB接口理论数据传输速率从USB1.1时代的12Mbps到USB2.0的480Mbps, 再到当前的USB3.0的5Gbps取得了极大成功, 非常有希望在数码影音设备上取代VGA (Video Graphics Array) 接口。

2.2 支持USB接口的产品

现在USB设备种类繁多、造型新奇, 从U盘、鼠标、键盘、读卡器、外接光驱、移动硬盘、数码相机、打印机等等, 到采用USB接口的电话、电吹风、电风扇、充电器等电脑附件, USB接口设备越来越多地渗入到人们的工作和生活中。

2.3 标准统一, 便于扩展

各类不同外设可以采用相同的USB接口与PC连接, 其他串行接口正逐渐被淘汰, USB接口已经成为PC上的标准接口。理论上一个USB控制器可以联接127个USB设备 (当然, 理论和现实总是有些差距) , 既可以串行连接, 也可以使用Hub连接。USB还可以通过线缆传送电力, 能够直接为外设供电 (最大5V、500mA) , 这使得USB接口非常利于开发低成本的电子产品。

欧盟智能手机统一充电器标准将采用USB接口技术, 2009年, AAPL、Huawei、LG、MOT、NEC等14家手机生产商就智能手机充电器的标准化问题达成协议, 第一批通用充电器将在2011年投放欧盟市场。USB接口技术正处于高速发展阶段, 必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

2.4 USB接口电气特性

USB总线 (电缆) 结构简单, 如图1所示, 仅包含4芯用以传送信号和提供电源, 其中:2根Vbus (电源) 和Gnd (接地) 是电源线, 用于为USB设备提供电源;2根D+ (数据) 、D- (数据) 是信号线, 用于传送信号, 是一对双绞线。

3 USB接口测试器的制作

USB接口虽然比针式接口耐用很多, 但是由于拔插非常频繁, 损毁时有发生, 所以保证电脑U口的正常工作是非常重要的。本实例使用简单的材料, 手工制作一个电脑USB接口检测器用于测试电子器件U口的好坏, 非常实用。

3.1 硬件和软件准备 (见表2)

3.2 电路设计

USB接口检测电路就是通过检测供电 (Vcc) 、信号差分 (D+、D-) 这三根线的好坏来判断USB接口是否正常。

如何判断这三根线的好坏, 可以将这三根线并联, 然后按照电流的不同流向, 再串上两个不同方向的发光二极管作为指示灯 (红色、绿色) 以显示导通状态。

为了使这个电路更加合理, 还要配备一些必要的电阻。同时为了使电路中的电流更加稳定, 还要配备稳压二极管和隔离二极管。电路图设计如图 2所示。

3.3 PCB板的制作

PCB (Printed Circuit Board) 板, 又称印刷电路板, 是电子产品的“地基”, 是电子元器件的支撑体, 也是电子元器件电气连接的提供者。在上述电路原理图的基础上, 使用制图软件PROTEL或者Power PCB设计好PCB图后, 如图 3所示, 就可以开始制作PCB板了。

本实例采用的是单面板、化学腐蚀法制作工艺, 并且详细地介绍了热转印制板技术。

3.3.1 绘制PCB图并打印

将PCB图 (图 3) 打印到热转印纸上。此时使用普通的激光打印机即可, 热转印纸可以使用不干胶贴纸的光滑底衬纸、腊光纸或者杂志纸均可。

3.3.2 敷铜板处理

准备一块与电路板大小相当的敷铜板 (约20mm50mm) 。注意:在最左端留下一段距离 (约10mm) 以便后期用来开4个孔固定U口的金属插头。敷铜板的铜皮可用极低浓度的腐蚀液刷洗, 将油污、杂质全部刷掉, 这样可以提高铜皮表面的附着力, 以便于热转印。

3.3.3 热转印过程

把热转印纸上印有PCB图的部分面朝下覆盖在敷铜板上, 多余的纸折到敷铜板反面, 并用胶纸固定。用电熨斗熨烫贴有PCB图的敷铜板部分, 先压住熨粘牢固后再移动熨, 确保不要让纸和板有相对位移, 而且边角都要熨到。电熨斗控制在140～170℃之间最佳, 在这个温度范围以内, 塑料碳粉的转印特性最好。

3.3.4 清洗与补漏

等敷铜板完全冷却后, 碳粉已经完全吸附在铜皮上, 此时将PCB板放入凉水中浸泡5～10min, 等纸张完全浸透并开始自然脱落时慢慢揭去热转印纸, 将铜皮擦洗干净。小面积碳粉缺失的地方可用油性碳素笔进行涂抹补救。

3.3.5 腐蚀

把转印好的PCB板的铜皮向上放入三氯化铁腐蚀液 (一般是40%的FeCl3溶液和60%的温水混合) 中腐蚀, 边摇边仔细观察, 腐蚀合适后将铜板擦洗干净, 涂上松香溶液制板完成。

4 电子安装工艺

本实例电子设备的组装级别是电路板级组装, 即用电子元件组成电路板。

4.1 制作USB的连接接口

将一个废弃的USB鼠标的接口剪下, 把外层的胶皮和里面的金属部分分离。分离出USB接口的四个信号线。四根线分别连接电路板上的供电 (VCC) 、信号差分 (D+、D-) 、接地 (GND) 。

4.2 PCB打孔, 焊接电子元件

在做好的PCB板上合适的位置开孔, 并分别焊接上电阻、分压二极管、导流二极管和两个 (红、绿) LED指示灯。在安插二极管的时候要注意正负极, 并注意焊点质量。

4.3 固定金属U口, 检测电路, 制作完成

将上面USB接口的金属部分烙上四个插座, 左右各两个用于固定在PCB板上。将所有的元件都焊接好之后, 用万用表检测电路板, 测量参数是否正确。最后还可以依照个人喜好和现有的材料为此器件制作一个美观的外壳以便于携带和使用。

此时USB检测器制作完成, 如图4所示, 插到电脑的USB接口上, 如果绿色指示灯亮, 则证明这个USB接口是正常的, 非常方便实用。

摘要：USB接口技术在PC领域广泛应用, 为不同的外设提供了一个统一的接口标准, 随着此接口技术的不断完善, 使其有望逐渐取代其他串行接口, 成为PC机的一种标准接口。但是, 广泛的应用带来USB接口的频繁拔插, 于是能否快捷地检测其是否正常工作显得尤为重要, 主要根据USB接口的物理电气特性和工作原理, 阐述了如何检测USB接口 (特指A型口插座) 的好坏, 并且使用protel DXP软件设计了一个USB接口检测电路, 并制成PCB图, 最后详细地介绍了使用热转印技术制做此电路板的电子工艺制作过程, 使电脑爱好者们可以根据实际需要自己动手制作完成。

关键词：USB接口,PCB板,热转印制板工艺

参考文献

[1]胡晓军.USB接口开发技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2006.

[2]王凡.基于USB接口的新型输入部件设计[J].计算机与数字工程, 2009 (3) :194-196.

[3]夏江华.Protel DXP电路设计与制板[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010.

[4]王廷才, 王崇文.电子线路计算机辅助设计Protel 2004[M].北京:高等教育出版社, 2008.

前置USB接口 第2篇

前置USB接口是位于机箱前面板上的USB扩展接口，目前，使用USB接口的各种外部设备越来越多，例如移动硬盘、闪存盘、数码相机等等，但在使用这些设备(特别是经常使用的移动存储设备)时每次都要钻到机箱后面去使用主板板载USB接口显然是不方便的。前置USB接口在这方面就给用户提供了很好的易用性。目前，前置USB接口几乎已经成为机箱的标准配置，没有前置USB接口的机箱已经非常少见了，

前置USB接口要使用机箱所附带的USB连接线连接到主板上所相应的前置USB插针(一般是8针、9针或10针，两个USB成对，其中每个USB使用4针传输信号和供电)上才能使用。在连接前置USB接口时一定要事先仔细阅读主板说明书和机箱说明书中与其相关的内容，千万不可将连线接错，不然会造成USB设备或主板的损坏。另外，使用前置USB接口时要注意前置USB接口供电不足的问题，在使用耗电较大的USB设备时，要使用外接电源或直接使用机箱后部的主板板载USB接口，以避免USB设备不能正常使用或被损坏。

防止USB接口泄密 第3篇

想阻止所有的USB存储设备，让USB存储设备插入时不被系统识别吗？进入“USB存储安全设置”|“安全设置”窗口，点击“确定”进入如图1所示的窗口，勾选“启用USB存储设备过滤”，再选择“禁止读写”就可以了。

提示：使用该功能时，对当前已插入的USB储存设备不能生效，需要重新插入你的USB存储设备才行。另外，就是对于非USB设备设置不起作用。

要关闭该功能只要去掉“启用USB存储设备过滤”选择即可。设置成USB存储设备只读后，就会让所有插入的USB存储设备只能读不能写，也能很好地避免数据的泄露。在图1窗口中勾选“启用USB存储设备过滤”，再选择“只读”选项就可以了。要关闭该功能，同样是去掉“启用USB过滤”选择框即可。

以上两种控制USB接口的方法显然不是很好的，因为这样就连我们自己的USB存储设备也不能向电脑中拷贝数据了。还是使用下面的控制方法吧，既灵活又方便。

“指纹识别”是一项很方便的功能，当你需要阻止别的用户的USB存储设备的使用，而自己的USB设备可以正常使用时，不需要来回设置启用过滤与否。

写入指纹

进入“USB存储安全设置”|“高级设置”窗口，将你的USB设备连接到电脑的USB接口中，然后点击“写入指纹”按钮(如图2)，在下部的“执行结果”窗口中将显示操作成功与否的提示，成功后拨下USB设备，然后再插入到USB接口。现在我们的指纹识别功能还不起作用，还需要进行第二步设置。

启用指纹识别

在图1中勾选“启用指纹识别”选项，然后设置当指纹识别不能通过时，USB移动存储设备如何处理。如果选择“禁止读写”，那么没有通过指纹识别的USB移动存储设备将被完全阻止；如果选择“只读”，那么没有通过指纹识别的USB移动存储设备只可以读。需要关闭该功能时，只需去掉“启用指纹识别”的选择框就可以了。

需要说明的是，如果USB存储设备插入后USSE长时间没有响应，请手动重启计算机，再使用。这是软件的一个Bug，希望在下一版本中得到改进。

“内部保密”功能会使你的USB存储设备不能正常使用，这样即使你的U盘丢失也不用担心里面的数据泄漏。设置内部标志后USB存储设备将不可使用(类似U盘设备显示没有格式化，移动硬盘将找不到分区)。如果你要让它正常使用，请使用“清除内部标志”功能，这样你的USB存储设备又可以正常使用了。

首先还是把你的USB设备和电脑连接起来，然后点击“写入内部保密标志”按钮，对USB移动存储设备写入保密标志，这样你的USB移动存储设备在任何电脑上都无法使用了。

USB接口电路 第4篇

关键词：GPIB接口,USB打印接口,CH375芯片,单片机

引言

在进行实时控制、数据采集及自动测试等科研过程中, 大量使用着各种智能程控仪器, 这些仪器通常都配有GPIB接口, 在实际使用中, 往往要打印输出测量所得到的数据结果, 特别是波形常用的方法有三种:一是采用专用的GPIB接口的打印机或绘图仪, 但价格较贵, 此时虽有大量的性能优异的通用USB或并行CENTRONICS接口的打印机 (包括喷墨及激光打印机) 闲置, 但却由于接口不同而无法使用, 实属可惜;二是采用带有GPIB卡的计算机通过GPIB电缆与仪器相连, 在P C机上通过自动测试软件 (如Labview软件) 的支持, 将所测得的数据图形通过P C机输出至通用U S B或并行CENTRONICS接口的打印机上, 但用这种方法需用一台带有GPIB卡的计算机且有相应的自动测试软件的支撑, 故也不甚方便;三是采用自行开发的GPIB-CENTRONICS转换装置, 但该转换装置只能用于GPIB接口与通用并行CENTRONICS接口打印机的转换, 而随着USB打印机技术的逐渐普及, 并行CENTRONICS接口打印机越来越不好买到, 而且有些用户的打印机只是USB接口而非并行口, 因此这种G P I B-C E N T R O N I C S转换装置的局限性愈加明显。有鉴于此, 为了实现能将具有GPIB接口的程控仪器直接和USB打印机相连进行打印, 决定设计开发一款GPIB-USB打印机的转换装置, 负责GPIB接口的程控仪器和USB打印机的连接。如图1所示, 该转换装置介于两种接口之间, 一方面与GPIB接口互连通讯接收智能仪器数据信息;另一方面与USB接口互连通讯, 向打印机传送数据信息。基于上述思想, 并通过试验, 证明该方案是行之有效的。

GPIB接口与USB接口芯片CH375

GPIB接口特点

GPIB总线接口包括有8根数据线, 3根联络线和5根管理线。数据线用来传送命令和数据, 通常采用ISO码对它们进行编码, 并且采用8位并行, 字节串行方式进行传送。联络线用来传送联络消息, 采用三线握手联络方式。管理线用来传送管理消息, 管理GPIB接口的工作。在本设计中, 用到的是三根联络线D A V, N R F D, N D A C和两根管理线ATN, EOI。在GPIB总线上传送的消息一律采用TTL电平并用负逻辑表示其逻辑关系。当某一消息为逻辑1时, 说明它处在TTL低电平 (+0.8V) , 同时也表示它有效、被激励或为真。若为逻辑0, 则说明它处在TTL高电平 (≥+2.0V) , 同时也表示它无效、未激励或为假。

CH375芯片

CH375是一个USB总线的通用接口芯片, 支持Host主机方式和Slave设备方式。CH375芯片内部集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器、通用的固件程序等。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, 可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU等控制器的系统总线上。CH375的USB主机方式支持各种常用的USB全速设备, 外部单片机/DSP/MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。

如图2所示, CH375芯片通过被动并行接口芯片可以很方便地挂接到各种8位单片机、DSP和MCU的系统总线上, 并且可以与多个外围器件共存。并口信号线包括:8位双向数据总线D7～D0、读选通输入、写选通输入、片选输入、中断输出以及地址输入线A0。CH375芯片的和可以分别连接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。可以连接到单片机的中断输入引脚, 中断请求是低电平有效。当和以及A0都为低电平时, CH375中的数据通过D7～D0输出;当和以及A0都为低电平时, D7～D0上的数据被写入CH375芯片中;当和都为低电平而A1为高电平时, D7～D0上的数据被作为命令码写入CH375芯片中。

对GPIB接口与USB接口功能大致了解之后, 即可设计能互连两种接口并实现功能转换的接口装置。

硬件电路设计

程控仪器GPIB接口与通用USB接口转换电路硬件组成如图3和图4所示:

图3为单片机通过CH375控制USB打印机的硬件电路。图中CH375芯片通过被动并行接口芯片挂接到8位单片机W77E58的系统总线上, CH375的TXD引脚接地, 从而使CH375工作于并口方式。CH375芯片的8位双向数据总线D7～D0直接与单片机的P0数据口相连, 和分别连接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。片选信号连接到单片机的P28引脚, 该引脚为低电平时选通CH375芯片。可以连接到单片机的中断输入引脚, 中断请求是低电平有效。地址输入线A0连接至单片机的P20引脚, 当A0引脚为高电平时选择命令端口, 可以写入命令;当A0引脚为低电平时选择数据端口, 可以读写数据。通过以上安排, 该接口电路具备了与通用USB接口打印机的互连通讯。

图4为单片机与程控仪器GPIB接口的硬件接口电路。由于GPIB接口信号采用负逻辑, 其功能实现不同于其它接口, 故使用74LS240三态反相门, 经W77E58的P0口实现与GPIB接口的八根数据线互连通讯, 并由P20同单片机的读选通输出引脚相或后产生对该三态门的选通信号。GPIB接口的联络线与管理线由W77E58单片机的P3端口部分引线实现, 其中P33用于EOI数据传送结束识别管理线;P31用于DAV数据有效的通讯联络线;P34用于NRFD未准备好接收数据的通讯联络线;P30用于NDAC未接收数据的通讯联络线;P35用于ATN注意的接口管理线。作了以上安排, 由该接口电路就可实现GPIB接口功能, 并与智能程控仪器互连通讯。

图4中另一个74LS244三态门用于读取该接口转换装置的状态信息, 由P21同单片机的读选通输出引脚相或后产生对该三态门的选通信号。该状态信息由八位微型开关设置, 其中addr4～addr0五位用于设置该接口转换电路的地址;另一位LA为1时用于使该接口转换电路总是处于听者状态, 即无论其addr4～addr0的地址如何设定总是无条件接收GPIB总线上的数据, 即此时地址设定无效, 若LA为0, 则取决于程控仪器的寻址及addr4～addr0五位设定的地址;还有两位用来设置打印机的分辨率。在图3中, 由W77E58的P0口接收GPIB总线上的数据信息以及接口电路的状态信息。

接口功能的软件设计

软件设计的流程如图5所示。

其中初始化子程序流程如图6所示。

初始化过程分两部分:单片机初始化和打印机的枚举初始化。单片机的初始化过程就是直接向相应的I/O口写初始化值及设置看门狗, 可调用函数watchdog_init () 实现设置看门狗。打印机的枚举初始化过程很重要, 要实现打印采集到的并口数据, 首先必须成功地枚举初始化打印机。初始化USB打印机函数init_print () 主要用到以下几个主要函数:

◇get_descr (1) , 获取设备描述符。

◇rd_usb_data (buffer) , 从CH375中读取数据到单片机中。

◇set_addr (3) , 设置打印机的USB地址。

◇get_full_descr (buffer) , 获取配置描述符。

◇set_config (unsigned char cfg) , 加载USB配置值。

此外, 在进行软件设计的过程中有以下注意事项:

仪器是否发送信息是通过查询GPIB接口的DAV线来实现, 当DAV线为低电平时表明仪器要发送信息了, 而为高电平时表明仪器尚未准备发送信息;

判仪器发送的信息为命令还是数据是通过查询GPIB接口的ATN线来实现, 当ATN线为低电平时表明仪器发送的是命令, 而为高电平时表明仪器发送的是数据;

在处于无条件接收状态时, 对仪器发送的命令不予理会, 即进行GPIB接口三线挂钩 (NDAC, DAV, NRFD) 的空循环, 而当仪器发送来数据时, 则进行完整的接收;

在处于寻址的接收状态时, 则需判断仪器发出的寻址命令是否寻址本接口装置通过五位微型开关设定的地址, 若不是, 则亦进行G P I B接口三线挂钩 (N D A C, DAV, NRFD) 的空循环, 若是, 则对仪器发送来数据进行完整的接收;

判仪器是否将数据发送完毕是通过查询GPIB接口的EOI线来实现, 当EOI线为低电平时, 表明仪器将数据发送完毕, 而为高电平时表明仪器尚未将数据发送完毕;

结语

在实际调试中, 笔者将在HP逻辑分析仪 (HP 1630G) 、HP频谱分析仪 (HP 8563E) 以及HP矢量网络分析仪 (HP 8720B) 上测得的波形, 通过该接口转换电路后在HP Laser1200等USB接口打印机上的输出, 得以通过且打印质量优于专用GPIB接口打印机 (HP Thinkjet系列) 。

在该接口转换电路的设计中, 均采用了常用的芯片, 电路板制作简单、小巧, 该电路主要是使用了W77E58单片机, 由软件程序模拟接口功能, 它的实际使用解决了智能程控仪器GPIB接口与通用USB接口打印机的互连通讯, 由通用USB接口打印机即可输出在GPIB接口的程控仪器上所测得的数据结果, 从而为GPIB接口的智能程控仪器的打印输出又增添一条行之有效的方法。

参考文献

[1].余立立, 程控仪器GPIB接口与通用并行打印接口转换电路的设计与实现, 电子产品世界, 2004 (9)

[2].智兆华等, USB接口芯片CH375的原理及应用, 今日电子, 2005 (8)

USB接口电路 第5篇

无法识别usb设备解决方法：

1.前置USB线接错。当主板上的USB线和机箱上的前置USB接口对应相接时把正负接反就会发生这类故障，这也是相当危险的，因为正负接反很可能会使得USB设备烧毁。所以尽量采用机箱后置的USB接口,也少用延长线.也可能是断口有问题,换个USB端口看下.

2.USB接口电压不足。当把移动硬盘接在前置USB口上时就有可能发生系统无法识别出设备的故障。原因是移动硬盘功率比较大要求电压相对比较严格，前置接口可能无法提供足够的电压，当然劣质的电源也可能会造成这个问题。解决方法是移动硬盘不要接在前置USB接口上，更换劣质低功率的电源或尽量使用外接电源的硬盘盒，假如有条件的话，

3.主板和系统的兼容性问题。呵呵这类故障中最著名的就是NF2主板与USB的兼容性问题。假如你是在NF2的主板上碰到这个问题的话，则可以先安装最新的nForce2专用USB2.0驱动和补丁、最新的主板补丁和操作系统补丁，还是不行的话尝试着刷新一下主板的BIOS一般都能解决。

4.系统或BIOS问题。当你在BIOS或操作系统中禁用了USB时就会发生USB设备无法在系统中识别。解决方法是开启与USB设备相关的选项。就是开机按F2或DEL键,进入BIOS,把enableusbdevice选择enable。

5.拔插要小心,读写时千万不可拔出,不然有可能烧毁芯片。XP中任务栏中多出USB设备的图标，打开该图标就会在列表中显示U盘设备，选择将该设备停用,然后你再拔出设备，这样会比较安全。

其实判断软件硬件问题很简单,在别的机器或换个系统试试就可以了.有些小的问题不妨先用专门软件格式化下.还有提醒大家WINDOWS下格式化时要选择FAT,不要选FAT32。

提示无法识别的USB设备维修

新型双向USB接口设计简述 第6篇

摘 要：本文就新型USB接口的设计，具体介绍了新型USB接口是一种双向USB接口，可以一次性地插入母座中，减少磨损，延长使用寿命且使用方便等情况。

关键词：USB接口 双向 设计

随着电子产品的普及，USB接口被广泛应用。USB接口在使用时，需要进行经常性的插拔，虽然在USB接口母座一侧设置防呆板，但是由于USB接口上的正反标志不明显，往往在使用时插错，不能正确地将USB接口插入母座。在插错时，会给USB接口的接头造成磨损，久而久之就会造成USB接口接触不良，以及母座接头损坏。

一、双向USB接口的结构

双向USB接口的结构主要包括：接口本体、金属连接壳、信号连接片、导电端子组、固定片，如图1所示。接口本体的一端连接金属连接壳，金属连接壳内设有信号连接片。信号连接片位于金属连接壳的中部，信号连接片的一端与接口本体连接。信号连接片的两个侧面为信号连接面，信号连接面设有导电端子组。

图1 双向USB结构示意图

图2 局部剖视图图3 双向USB一种结构示意图

导电端子组的导电端子一面为导电金属片，导电金属片固定于信号连接面，导电金属片的一端与接口本体连接，如图2所示。导电端子的另一面为导电胶，信号连接面设有柔性基板，导电胶嵌设于柔性基板内，且导电胶的一端与接口本体连接。导电端子的导电金属片与导电胶通过导线交叉连接在一起，如图3所示。

在金属连接壳上至少有一个侧面设有U形的缝隙，U形的缝隙围成一个固定片，使固定片的中部向外凸起，这样设置固定片，可以辅助将USB接口固定于母座内，防止松脱。

信号连接片设置于金属连接壳的中部，它使USB接口具有对称结构，在与母座插接时，可以正、反向地与母座插接，避免造成误插。

二、双向USB接口与母座连接

双向USB接口插入母座的接口内，其信号连接片的一个信号连接面与防呆板相对，该信号连接面上的导电端子组的导电端子与防呆板上的信号连接端子接触，并导通，从而实现双向USB接口与母座连接，如图4所示。双向USB接口在插接过程中，无需考虑接口的方向，使用方便。

目前，有些USB接口在与母座连接时，由于USB接口较短，与母座连接较为松弛，造成连接不良。为了让USB接口更好地与母座紧固连接，我们在金属连接壳中的至少一个侧面上设置固定片，使固定片的中部凸起。由于固定片只有一端与金属连接壳连接，因此具有弹性，在与母座连接时，固定片上的凸起会一直与母座的内侧接触，起到紧固作用。作为优选，可在金属连接壳的两个相对侧面上分别设置U形的缝隙以及固定片。

图4 双向USB接口与母座配合的结构示意图

（作者单位：广东省中山市技师学院）

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摘 要：本文就新型USB接口的设计，具体介绍了新型USB接口是一种双向USB接口，可以一次性地插入母座中，减少磨损，延长使用寿命且使用方便等情况。

关键词：USB接口 双向 设计

随着电子产品的普及，USB接口被广泛应用。USB接口在使用时，需要进行经常性的插拔，虽然在USB接口母座一侧设置防呆板，但是由于USB接口上的正反标志不明显，往往在使用时插错，不能正确地将USB接口插入母座。在插错时，会给USB接口的接头造成磨损，久而久之就会造成USB接口接触不良，以及母座接头损坏。

一、双向USB接口的结构

双向USB接口的结构主要包括：接口本体、金属连接壳、信号连接片、导电端子组、固定片，如图1所示。接口本体的一端连接金属连接壳，金属连接壳内设有信号连接片。信号连接片位于金属连接壳的中部，信号连接片的一端与接口本体连接。信号连接片的两个侧面为信号连接面，信号连接面设有导电端子组。

图1 双向USB结构示意图

图2 局部剖视图图3 双向USB一种结构示意图

导电端子组的导电端子一面为导电金属片，导电金属片固定于信号连接面，导电金属片的一端与接口本体连接，如图2所示。导电端子的另一面为导电胶，信号连接面设有柔性基板，导电胶嵌设于柔性基板内，且导电胶的一端与接口本体连接。导电端子的导电金属片与导电胶通过导线交叉连接在一起，如图3所示。

在金属连接壳上至少有一个侧面设有U形的缝隙，U形的缝隙围成一个固定片，使固定片的中部向外凸起，这样设置固定片，可以辅助将USB接口固定于母座内，防止松脱。

信号连接片设置于金属连接壳的中部，它使USB接口具有对称结构，在与母座插接时，可以正、反向地与母座插接，避免造成误插。

二、双向USB接口与母座连接

双向USB接口插入母座的接口内，其信号连接片的一个信号连接面与防呆板相对，该信号连接面上的导电端子组的导电端子与防呆板上的信号连接端子接触，并导通，从而实现双向USB接口与母座连接，如图4所示。双向USB接口在插接过程中，无需考虑接口的方向，使用方便。

目前，有些USB接口在与母座连接时，由于USB接口较短，与母座连接较为松弛，造成连接不良。为了让USB接口更好地与母座紧固连接，我们在金属连接壳中的至少一个侧面上设置固定片，使固定片的中部凸起。由于固定片只有一端与金属连接壳连接，因此具有弹性，在与母座连接时，固定片上的凸起会一直与母座的内侧接触，起到紧固作用。作为优选，可在金属连接壳的两个相对侧面上分别设置U形的缝隙以及固定片。

图4 双向USB接口与母座配合的结构示意图

（作者单位：广东省中山市技师学院）

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摘 要：本文就新型USB接口的设计，具体介绍了新型USB接口是一种双向USB接口，可以一次性地插入母座中，减少磨损，延长使用寿命且使用方便等情况。

关键词：USB接口 双向 设计

随着电子产品的普及，USB接口被广泛应用。USB接口在使用时，需要进行经常性的插拔，虽然在USB接口母座一侧设置防呆板，但是由于USB接口上的正反标志不明显，往往在使用时插错，不能正确地将USB接口插入母座。在插错时，会给USB接口的接头造成磨损，久而久之就会造成USB接口接触不良，以及母座接头损坏。

一、双向USB接口的结构

双向USB接口的结构主要包括：接口本体、金属连接壳、信号连接片、导电端子组、固定片，如图1所示。接口本体的一端连接金属连接壳，金属连接壳内设有信号连接片。信号连接片位于金属连接壳的中部，信号连接片的一端与接口本体连接。信号连接片的两个侧面为信号连接面，信号连接面设有导电端子组。

图1 双向USB结构示意图

图2 局部剖视图图3 双向USB一种结构示意图

导电端子组的导电端子一面为导电金属片，导电金属片固定于信号连接面，导电金属片的一端与接口本体连接，如图2所示。导电端子的另一面为导电胶，信号连接面设有柔性基板，导电胶嵌设于柔性基板内，且导电胶的一端与接口本体连接。导电端子的导电金属片与导电胶通过导线交叉连接在一起，如图3所示。

在金属连接壳上至少有一个侧面设有U形的缝隙，U形的缝隙围成一个固定片，使固定片的中部向外凸起，这样设置固定片，可以辅助将USB接口固定于母座内，防止松脱。

信号连接片设置于金属连接壳的中部，它使USB接口具有对称结构，在与母座插接时，可以正、反向地与母座插接，避免造成误插。

二、双向USB接口与母座连接

双向USB接口插入母座的接口内，其信号连接片的一个信号连接面与防呆板相对，该信号连接面上的导电端子组的导电端子与防呆板上的信号连接端子接触，并导通，从而实现双向USB接口与母座连接，如图4所示。双向USB接口在插接过程中，无需考虑接口的方向，使用方便。

目前，有些USB接口在与母座连接时，由于USB接口较短，与母座连接较为松弛，造成连接不良。为了让USB接口更好地与母座紧固连接，我们在金属连接壳中的至少一个侧面上设置固定片，使固定片的中部凸起。由于固定片只有一端与金属连接壳连接，因此具有弹性，在与母座连接时，固定片上的凸起会一直与母座的内侧接触，起到紧固作用。作为优选，可在金属连接壳的两个相对侧面上分别设置U形的缝隙以及固定片。

图4 双向USB接口与母座配合的结构示意图

（作者单位：广东省中山市技师学院）

USB接口驱动程序开发 第7篇

随着微机技术水平的日益提高,传统的计算机接口已经不能满足当前计算机高速发展的需求,计算机业迫切需要一种新的通用型、高速总线接口,通用外设接口标准USB就应运而生。

USB,全称是Universal Serial Bus(通用串行总线),是一种新型的、基于令牌的、高速的串行总线标准,由Compaq、Microsoft、Intel、IBM等七家公司共同开发的,旨在解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信标准[3],自1995年在Comdex上亮相以来已广泛地为各PC厂家支持。现在市场上几乎所有的P C机器都配备了U S B接口,USB接口之所以能够得到广泛支持和快速普及,是因为它具备以下优点:

1)终端用户的易用性

●为接缆和连接头提供了单一模型

●电气特性与用户无关

●自检外设,自动的进行设备驱动和设置

●外设可以动态连接,动态重置

2)广泛的适用性

●适应不同设备,传输速率从几kb/s到十几Mb/s

●在同一线上支持同步、异步两种传输模式

●支持对多个设备的同时操作

●可同时操作127个物理设备

●在主机和设备之间可以传输多个数据和信息流

●支持多功能的设备

●利用底层协议,提高了总线利用率

3)同步传输带宽

●确定的带宽和低延迟适合电话系统和音频的应用

●同步工作可以利用整个总线带宽

4)灵活性

●直接发送一系列指定大小的数据包,允许对设备缓冲器大小进行选择

●通过指定数据缓冲区的大小和执行时间,支持各种数据传输率

●通过协议对数据流进行缓冲处理

5)健壮性

●在协议中使用差错处理/差错恢复机制

●完全实时热插拔

●可以对有缺陷的设备进行鉴别

6)与P C产业的一致性

●协议的易实现性和完整性

●与P C机的即插即用体系结构一致

●与现存操作系统有良好衔接的接口

7)性价比

●以低廉的价格提供传输速率为1.5 M b/s的子通道

●将外设和主机硬件进行了最优化的集成

●促进了低价格外设的发展

●廉价的电缆和连接头

●运用商业技术降低成本

8)可升级性

●体系结构的可升级性支持在一个系统中同时存在多个USB主机控制器

正由于上述优点,开发USB接口的设备已成为一种发展趋势。然而随着USB技术的迅猛发展,传统的U S B 1.1接口已经不能适应用户的需求,于是在1 9 9 9年在Intel的开发者论坛大会上又提出了USB2.0技术,使得U S B不仅支持1.5 M b/s的“低速”,传输和12Mb/s的“全速”传输,而且支持480Mb/s的“高速”传输,比USB1.1标准快40倍左右,速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备,而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上,而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。

2 USB驱动程序设计

一个完整的USB系统包括主机系统和USB设备。所有的传输事务都是由主机发起的。一个主机系统又可以分为以下几个层次结构,如图1所示。

U S B总线接口包括U S B主控制器和根集线器,其中USB主控制器负责处理主机与设备之间电气和协议层的互连,根集线器提供USB设备连接点。USB系统使用USB主控制器来管理主机和USB设备之间的数据传输,另外它也负责管理USB资源,如带宽等。应用软件不能直接访问U S B设备硬件,而通过U S B系统和USB总线接口与USB设备进行交互[1]。

U S B设备包含一些向主机软件提供一系列U S B设备的特征和能力的信息的设备描述符,用来配置设备和定位USB设备驱动程序。这些信息确保了主机以正确的方式访问设备。通常,一个设备有一个或多个配置(C o n f i g u r a t i o n)来控制其行为。配置是接口(I n t e r f a c e)的集合,接口指出软件应该如何访问硬件。接口又是端点(endpoint)的集合,每一个与USB交换数据的硬件就为端点,它是作为通信管道的一个终点。图1显示了一个多层次结构的通信模型,它表明了端点和管道所扮演的角色。

2.1 USB驱动程序结构

1)USB驱动程序体系结构

运行在核心态的USB驱动程序是基于WIN32驱动程序模型WDM(Windows Driver Model)的,它采用分层驱动程序模型,由USB总线驱动程序和USB功能驱动程序两部分组成,总线驱动程序由操作系统提供,用户只需要编写相应的功能驱动程序即可[2]。

2)处理流程

因为I/O管理器把每一个设备对用户程序都抽象成文件,所以用户程序通过调用文件操作API函数就可以实现与驱动程序中某个设备的通信。

用户程序发送的请求由I/O管理器转换为具有不同主功能代码的IRP(I/O请求包)发送给功能驱动程序。功能驱动程序接收该IRP,在回调程序中根据IRP中包含的具体操作代码,构造相应的U S B请求,把它放到一个新的IRP中,并把这个新的IRP传递给USB总线驱动程序。USB总线驱动程序根据IRP中所包含的USB请求块执行相应操作,再将操作结果通过IRP返还给功能驱动程序,功能驱动程序接收此IRP,将操作结果通过IRP返还I/O管理器。最后,I/O管理器将此IR P中的操作结果返回给应用程序。至此,应用程序对USB设备的一次I/O操作完成,其处理流程如图2所示。

3 USB设备驱动程序中关键代码实现

下面是以开发的A R M读写驱动程序为例,介绍U S B驱动程序中几个关键例程的实现。本驱动程序的主要功能是控制USB设备上的ARM并对ARM板进行读写操作。

1)初始化函数Driver Entry()

设备驱动程序与应用程序不同,没有main()或Win Main()函数,而是有一个名为Driver Entry()的入口函数,它通常完成一些初始化工作。当设备驱动程序被加载时,操作系统调用这个入口。

2)创建设备函数Add Device()

大多数的PDO都是在Pn P管理器调用该程序入口点时被创建的。插入新设备后,系统启动时,总线枚举器会搜索总线上的所有设备,自动寻找并安装设备的驱动程序,并由驱动程序中的处理Pn P功能模块自动处理Add Device()。本程序使用Create Device()函数创建设备对象,再使用Register Devicelnterface()函数将设备组成一个特定的设备接口,然后通过Attach Device To Device Stack()函数关联设备栈。

3)ARM的传输处理函数Usb Transmit()

该函数是实现本驱动程序功能的关键,它用来与ARM进行通信。分析发送的请求数据后根据命令的具体含义对ARM进行读写操作。应用层通过调用标准的AR M板函数来发送I/O请求。

4 结束语

随着支持USB的个人电脑的普及,大量支持USB接口外设的不断涌现,以及USB技术的发展和不断完善,因此基于USB驱动程序的开发也将成为这一发展趋势的重中之重。本文介绍了USB的通信模型,分析了基于WDM的USB驱动开发的关键所在,结合ARM驱动程序开发介绍了DDK开发环境的构建,最终结合实际系统完成了基于DDK的USB接口WDM驱动开发和调试。

参考文献

[1]盖素丽,常青.USB接口的驱动程序开发[J].河北省科学院学报,2005,(6):18-19.

[2]王志强,孙书鹰,孙世宇.USB设备驱动程序开发技术研究[J].中文核心期刊《微计算机信息,》2006,22(1):57-58.

USB接口电路 第8篇

目前现有的仪器设备通常采取RS232串口与计算机通信RS232接口曾是计算机的标准配置,但随着时间的推移和计算机技术的进步,支持热插拔的USB标准接口取而代之并被大量配置。RS232串口在计算机的配置越来越少甚至不配置。RS232串口与USB接口虽然都属于串行接口,但它们的数据格式,通信协议及信号电平和机械连接方式都完全不同。这样便产生计算机不便于甚至于不能控制现有的仪器设备的问题,解决这一问题就得把现有的仪器设备的RS232接口改成USB接口。这种转换有两个设计方案,一个方案是从硬件底层固件开始,进行全面系统开发,此方案由于开发成本和开发难度及单片机的限制而很少被采用。另一个方案就是采用USB/RS232桥接芯片如CP2102进行设计,计算机通过USB接口虚拟出一个RS232串口,与设备的传统器件连接,设备对计算机接口的形式为USB接口。

2 CP2102功能

SILICON LABORATORIES推出的USB与RS232接口转换芯片CP2102是一种高度集成的USB-UART桥接器,提供一个使用最小化的元件和PCB空间实现RS232转USB的简便的解决方案,如图1所示,芯片包含一个USB功能控制器,USB收发器,振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)全部功能集成在一个5mm X 5mm MLP-28封装的IC中。

作为USB/RS232双向转换芯片,一方面可以从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设;另一方面可从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机,其中包括控制和握手信号[1]。这些工作全部有芯片自动完成。

2.1 USB功能控制器和收发器

CP2102的USB功能控制器是一个符合USB 2.0的全速器件,并集成了收发器和片内相应的上拉电阻。USB功能控制器管理USB和UART间所有的数据传输以及由USB主控制器发出的命令请求和用于控制UART功能的命令。

CP2102和CP2103支持USB挂起和恢复信号功能便于器件以及外部电路的电源管理。当CP2102在总线上检测到挂起信号时,CP2102将进入挂起模式。在进入挂起模式时,CP2102会发出SUSPEND和/SUSPEND信号。SUSPEND和/SUS-PEND在一个CP2102或CP2103复位后也会发出,直到USB要求的器件配置完成。

CP2102的挂起模式会在下述任何一种情况时出现:

1)检测到继续信号或产生继续信号时

2)检测到一个USB复位信号

3)器件复位

在挂起模式出现时SUSPEND和/SUSPEND信号被取消。需要注意的是SUSPEND和/SUSPEND在CP2102复位期间会暂时处于高电平如果要避免这种情况出现可以使用一个下拉电阻(10K欧姆)来确保/SUSPEND在复位期间处于低电平。

2.2 异步串行数据总线(UART)接口

CP2102和CP2103UART接口包括TX(发送)和RX(接收)数据信号以及RTS,CTS,DSR,DTR,DCD和RI控制信号。UA RT支持RTS/CTS,DSR/DTR和X-On/X-Off握手。

可以通过编程使UART支持各种数据格式和波特率。UART的数据格式和波特率的编程是在PC的COM口配置期间进行的。可获得的数据格式和波特率见表1。

2.3 内部EEPROM

CP2102内部集成了一个EEPROM可以用于存储由设备原始制造商定义的USB供应商ID﹑产品ID﹑产品说明﹑电源参数﹑器件版本号和器件序列号等信息[2]。USB配置数据的定义是可选的。如果EEPROM没有被OEM的数据占用,则采用上表所示的默认配置数据。注意,尽管如此,对于可能使用多个基于CP2102的器件连接到同一个PC机的OEM应用来说,则需要一个专一的序列号。

内部的EEPROM是通过USB进行编程的,这允许OEM的USB配置数据和序列号可以在制造和测试时直接写入到系统板上的CP2102中。Cygnal提供一个专门为CP2102的内部EEPROM编程的工具。同时还提供一个免专利费驱动Windows DLL格式的程序库。这个程序库可以用于将EEPROM编程步骤集成到OEM在制造过程中进行流水线式测试和序列号的管理的自定义软件中。EEPROM的写寿命的典型值为100,000次,数据保持时间为100年。为防止被更改USB描述符可被锁定。

3 应用

原设备的RS232接口仅使用TXD/RXD二个引脚的信号和地三条线。设备单片机8031与RS232接口之间电平驱动采用MAXIM公司的MAX202CPE,用光藕6N137隔离。

采用CP2102改造后接口的实际应用电路如图2所示。该电路已经通过制板和软硬件调试,证明是完全可行可靠的。

(1)进行串口扩展所需的外部器件非常少,仅需2-3只去耦电容器即可,REGIN的输入端加去耦电容0.1u F与1.0u F并连。CP2102的供电电源由计算机USB口提供,可加3只保护管,使用起来非常简易方便。

(2)电路仅使用CP2102UART总线上的TXD/RXD二个引脚,其余悬空。

(3)CP2102的UART总线上的信号能够被单片机直接识别,为确保数据收发的稳定性,避免通信过程中的干扰,用原隔离光藕,并将RST脚用4.7kΩ电阻挂到VDD脚。

(4)当CP2102转换器连接到主机后,必须根据操作系统选择相对应的虚拟串行口驱动程序。设备的原应用程序不必修改,可以像存取一个标准的物理串口一样访问这个虚拟串口,在端口设备中会有“CP2102 USB to UART Bridge Controller(COM)”的新端口,(随计算机的配置而异),此时说明芯片驱动程序已经安装成功。而本质上所有针对虚拟串口的数据通信都是以USB总线传输来完成的,但在设备一方,收发的是RS232数据。

4 接口通讯程序

计算机通过USB接口与单片机通讯如图2所示,计算机采用C语言的通讯控制函数,按串行口方式设置。单片机通讯程序如下所示[3]。此通讯程序在波特率9600~600间调试,通讯准确可靠。

5 结束语

使用CP2102开发RS232转USB具有电路简单,运行可靠,成本低廉,对原有的RS232传统器件设备的软件硬件无需任何的改动,就将原有的RS232设备升级为USB接口设备。CP2102已被应用到系列标准源产品之中,并且还应用在黑龙江省科技厅电量变送器校验装置项目中。

参考文献

[1]Silicon Laboratories.CP2102DataSheet[EB/OL]http://www.silabs.com,2005.

[2]Silicon Laboratories.CP2103DataSheet[EB/OL]http://www.silabs.com,2005.

计算机USB接口的监控 第9篇

随着USB技术的迅猛发展, 由于其即插即用、传输速度快的特点, USB外设得到了广泛的应用, 然而其带来的安全问题也日渐突出, 逐渐成为人们关注的焦点。目前, 许多电脑病毒都是以U盘或USB设备作为传输媒介的, 病毒的广泛传播给用户的实用带来了极大的不便。

因此, 实施USB端口监控管理就显得尤为重要。目前, 采取的主要方法是从物理上禁用USB端口, 以杜绝病毒通过USB的传播。然而, USB设备种类繁多如果仅简单禁用USB端口, 就会造成一些较安全的USB外设 (譬如:USB打印机、扫描仪) 无法正常使用, 造成极大的不便。为此, 本文将研究设计一个USB端口监测管理系统, 实现对不同种类USB设备的监控。

2 系统的设计

2.1 系统基本框架

本系统主要包括消息监听和消息处理两个部分。系统通过监听Windows系统发送的消息来捕获USB设备插拔的信息, 系统捕获到USB设备插入后根据设备ID获取设备类型及设备名称。若其属于应限制禁止的设备类别, 则禁止其使用, 否则允许使用该设备。

2.2 消息监听部分的实现

在Windows系统中当设备被插入/拔出的时候, WINDOWS会向应用程序的主窗口发送WM_DEVICECHANGE消息, 通知设备状态改变。若要获得某个或某类指定设备的状态变化, 程序初始化过程中需要调用Register Device Notification向系统注册以获得消息通知。

Register Device Notification作用是获得某类设备状态改变的通知, 其中函数参数Notification Filter是DEV_BROADCAST_DEVI-CEINTERFACE_A类型结构体, 表明程序需要监听哪类设备的消息, 其原型为:

dbcc_devicetype表示设备的类型, dbcc_classguid表示设备的GUID, dbcc_name表示设备名称。我们需要通过Windows的设备管理器查找被监控设备的硬件ID, 根据ID在注册表中查找该类设备GUID的值, 当注册设备状态消息时将结构体中dbcc_classguid设置为该值。

2.3 消息处理部分的实现

当系统发送WM_DEVICECHANGE消息时会发送两个参数 (w Param, l Param) 。其中, w Param表示设备状态发生了何种变化。当w Param=DBT_DEVICEARRIVAL时, 表示设备已经插入并且可用;当w Param=DBT_DEVICEREMOVECOMPLETE时, 则表示表示设备已经成功移出。当w Param等于以上两个值时, 参数l Param是一个指向DEV_BROADCAST_HDR结构的指针, 其原型为:

收到WM_DEVICECHANGE消息后程序需要对消息进行近一步处理, 我们需要根据结构体_DEV_BROADCAST_HDR中dbch_devicetype的值来确定设备类型, dbch_devicetype的取值一般如下:

DBT_DEVTYP_DEVICEINTERFACE:表明为某类设备接口。

DB_DEVTYP_HANDLE:文件系统句柄。

DB_DEVTYP_OEM:OEM或IHV厂商自定义设定的设备类型。

DB_DEVTYP_PPOTR:端口设备 (串行或并行) 。

DBT_DEVTYP_VOLUME:逻辑磁盘盘卷。

当dbch_devicetype=DBT_DEVTYP_DEVICEINTERFACE时表明l Param是指向消息结构体DEV_BROADCAST_DEVICEINTER-FACE_A的指针, 在本系统中我们主要关心此类信息。程序接收到WM_DEVICECHANGE消息后需要根据w Param的值对l Param消息进行近一步处理。代码如下:

我们根据dbcc_name的值可以获得硬件的ID (如USBVID_1687&PID_6211) , 由硬件ID通过调用微软的Setup Api函数可以获得设备的类型 (device_type) , 由此我们可以判定此类设备是否需要禁止使用, 主要代码如下:

3 结束语

随着电脑技术的迅速发展, USB设备得到了广泛的应用, 然而也带来了严重的安全问题, 若能够及时对USB设备进行管理控制, 可以更大程度的消除安全隐患。本文设计的USB端口监控程序, 实现了对USB设备的实时监控, 具有一定的使用价值。

参考文献

[1]陈贤敏.USB接口监控系统的研究与实现.

[2]张敏.USB接口存取控制系统研究与设计.

基于USB接口的数据采集系统 第10篇

基于USB接口的数据采集系统由3部分组成:数据采集卡, 数据采集卡驱动程序和用户应用程序。数据采集卡包括系统硬件电路及固件程序, 它是本采集系统系统的基础。它用来完成信号的A/D转换, 并把转换好的信号传给USB接口。

数据采集卡驱动程序完成数据采集卡和应用程序之间的通信, 它提供了应用程序与采集卡之间的软件接口, 在装入后成为操作系统内核信任的部分, 供用户应用程序使用标准的WIN32API函数对硬件进行FO操作。用户应用程序是整个采集卡的最高层, 直接与用户进行交互。主要功能是与采集卡驱动程序接口来获得数据, 并把得到的数据进行处理、显示等操作, 同时把用户命令通过驱动程序传递给采集卡, 从而控制采集卡的参数设置。

2 系统硬件电路设计

本课题选取了PHILIPS公司的PDIUSBD12, M A X I M公司的M A X 1 1 6 6和A T M E L公司的89C52芯片作为整个采集系统的核心芯片。

2.1 系统硬件总体设计

本系统硬件电路包括:时钟电路、按键复位电路、电源电路、A/D转换电路、USB接口电路、串口电路。如图1所示。

2.2 A/D转换电路设计

模拟电源A V D D和数字电源D V D D应分别通过0.1uF的担电容与模拟地和数字地相连接。而数字地D G N D和模拟地A G N D 1、A G N D 2通常共地。

2.3 USB接口电路设计

采取总线形式传输, 硬件连接:PDIUSBD12 (简称D12) ALE与89C52 (简称52) 的ALE相连, D12数据口与P0口相连D12的CS、INT、WR、RD分别和52的P1.6、INT0、WR、RD脚相连;D12的D+、D一接18欧姆限流电阻, D 1 2的I N T、S U S P E N D、R E S E T、D M A C K、EOT接上拉电阻。

3 USB驱动程序

USB驱动程序入口程序DriverEntry () 的主要功能是告诉系统那些IRP由哪个例程处理也就是对驱动程序初始化, 它的作用相当于C/C++的main () 或Windows编程下的WinMain () 。

初始化派遣例程

在驱动程序初始化之后, PnP管理器调用AddDevice例程来初始化由该驱动程序所控制的设备。AddDevice例程的基本职责是创建一个设备对象并把它连接到以PDO (Physics Device Object) 为底层的设备堆栈中, 具体步骤如下。

(1) 创建设备对象, 并建立一个私有的设备扩展对象。 (2) 寄存一个或多个设备接口, 以便应用程序知道设备的存在。另外还可以给出设备名并创建符号连接名。 (3) 初始化设备扩展对象和设备对象的标志位。 (4) 把新设备对象添加到设备堆栈中。

4 结语

本文以基于USB接口的数据采集平台为研究对象, 选取了通用U S B接口芯片P D I U S B D 1 2, A/D转换芯片M A X 1 1 6 6和89C52单片机作为系统核心芯片, 设计并研制了一套基于USB接口的数据采集硬件板卡, 并开发了相应的VC++开发环境下的用户应用程序, 实现了从底层单片机到以WindowsXP操作系统为基础的PC机的USB双向通信, 最终构建了一个基于USB接口的数据采集平台。

本课题的难点在于对协议的理解和驱动程序的编写, 详细研究了USB通讯协议、操作系统原理及内核, 通过大量的实践与总结完成了PC机与USB之间的通讯。系统设计中对系统软件的测试没有什么非常有效的方法, 对其问题进行有效的定位, 只能通过示波器及BUSHOUND软件来进行一些初步判断。

摘要：数据采集系统广泛应用于信息检测、信号处理、自动控制系统等领域。为了提高数据采集的数据传输速率, 降低开发成本, 节约能源, 本文设计了基于USB总线的数据采集系统。本文概述的基于USB总线的数据采集系统是以AT89C52单片机为核心, 采用PDIUSBD12通用USB接口芯片作为通信接口, 通过A/D转换芯片MAX1166实现模拟量到数字量转换, 进行了系统硬件设计;并进行了相应的固件程序、驱动程序和应用程序开发, 给出了程序流程图和部分程序代码。该系统特点是连接方便, 支持即插即用, 数据传输速度远远高于普通的串口和并口。

关键词：数据采集,USB总线,PDIUSBD12,驱动

参考文献

[1]陈心结.基于USB接口的多通道实时数据采集系统[J].计算机工程与应用, 2003, 15 (3) :46～58.

[2]谭浩强.C语言程序设计[M].北京:清华大学出版社, 1999, 12.

[3]晃建刚, 陈善广, 薛亮.基于USB接口技术的外设应用设计[J].嵌入式系统论文集, 2000, 7 (13) :102～116.

[4]刘丁, 毛德柱, 王云飞.USB在数据采集系统中的应用[J].电子技术应用, 2003, 12 (8) :33～44..

[5]张弘.USB接口设计[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.

[6]晃建刚, 魏安阳等.通用串行总线 (USB) 设备的驱动[J].电子技术应用, 2002, 22 (13) :77～86.

[7]王朔, 李刚.USB接口器件PDIUSBD12的接口应用设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2002, 17 (6) :79～93.

[8]郭四稳.WDM驱动程序的开发与实现[J].电脑与信息技术, 2006, 11 (7) :63～75.

从USB—C看去接口化趋势 第11篇

神秘的USB-C

USB-C并非凭空出现又或者苹果有什么突破性的研究成果，其完整的命名应该是USB Type-C，属于USB3.1标准的一个细分接口类型。相较Thunderbolt，USB 3.1和Thunderbolt 1已同样拥有10Gbps的速度，而Thunderbolt 2虽然提供20Gbps，但只是把原本的Thunderbolt 1中两条独立的10Gbps合并，变成单向传输20Gbps，而非双向，USB 3.1标准在频宽速度和应用广度上仍相当具有优势。

应用的广度成为USB-C统一接口江湖的核心，除在数据传输上，USB3.1的统一标准是20V 5A，所以USB-C（TYPE-C）的功率理论可以达到100W。以目前主流笔记本65W的供电功率来看，USB-C除了可以像传统USB接口一样为平板等移动设备供电之外还可以为我们常见的主流笔记本供电。而采用Core-M的新MacBook以及所有此类功率较低的轻薄本产品显然也都可以包括在其中。而传输速率上的优势，让USB-C能在应用上完成USB接口、DP（miniDP）接口、HDMI接口和VGA接口的覆盖，集大成的应用广度让USB-C成为接口领域的唯一。

USB-C体现的是一种趋势

很早以前，一体机提出仅用一根线便完成所有连接的概念，而无论是将影像和音频传输整合在一起的HDMI接口，还是USB接口对关机充电功能的支持，都是从应用整合的角度出发，不断完善着PC接口的功能设计。USB-C能够成为人们关注的焦点，就在于它独自完成了以往众多接口才能完成的应用，在现阶段近乎成为接口发展的极致

USB-C接口就将成为未来PC的唯一吗？答案恐怕是否定的。USB-C即使解决了接口种类过多甚至插拔方向固定不变的问题，但基于对更便利操控体验的追求，取消掉接口恐怕才是真正符合用户体验的。早在2012年，Intel便与芯片制造商Integrated Device Technology进行合作，为未来超极本开发无线充电技术，这时候的无线充电主要是通过PC给手持数码设备充电，而在2014年，无线充电三大阵营之一的A4WP宣布其技术标准已经升级，所支持的充电功率增加到50瓦，这意味着搭载Intel超低功耗处理器的笔记本都可进行无线充电。

而在数据传输方面，随着蓝牙、NFC等通信技术的推广，无线数据交换应用将会越来越频繁地出现在人们生活中，直接省去设备插拔过程，将会让人们在使用数码设备的时候能够更“懒”一些。至于无线影音传输应用，无论是WiDi、Airplay还是Miracast，都已经进入主流消费市场，去接口化趋势十分明显。

难以阻挡的轻薄化趋势

应用上的广度，让搭载USB-C的笔记本能够在接口配备上任性地做减法，其实USB-C在推动PC及智能移动设备轻薄化方面同样表现出众。以新的MacBook Air为例，其搭载的USB-C接口长0.83厘米、宽0.26厘米，相比长宽分别为1.4厘米和0.65厘米的老式接口，在外观设计上的进步十分明显，这一进步最终让新的MacBook Air比以前11英寸的MacBook Air薄24%。而在CeBIT 2015上，也已经有同样搭载USB-C接口的非苹果产品出现，极致轻薄的外观让我们看到PC和智能移动终端在轻薄化上再一次大幅改善的可能。

有些柔弱的Type-C

没有任何东西是绝对优秀的存在，正反随便插拔的特性让USB-C深受终端市场消费者关注，不过这里要说明的是USB-C接口理论上可以经受10万次插拔，工艺控制得当还可以更多，但最大的弱点是公口、母口所用的金属接片的末尾。USB-C接口体积小巧，不像Type-A那样周围有着充分的保护，因此在反复插拔中如果数据线弯来弯去，很容易导致主板或者数据线某一端的接口出现变形、损坏。当然，设备厂商可以通过通过增加周边强度、增厚内壁等方式进行额外保护，不过这点多少会让USB-C有些小瑕疵。

带USB接口医疗设备的日常维护 第12篇

1设置BIOS

开机的时候按F2或者Del进入BIOS设置, 选择“Integrated Peripherals”选项, 展开后将“USB 1.1 Controller”和“USB 2.0 Controller”选项的属性设置为“Disabled”, 即可禁用USB接口, 并给BIOS设置一个密码, 这样使他人无法通过修改注册表使用USB设备。

该方法是完全禁止所有的USB接口的使用, 只能用在那些不需要用USB接口的医疗设备上, 该类设备得使用PS/2接口的鼠标、键盘, 如医生处方工作站、手术室中的腔镜图像工作站等。

2禁止USB存储设备的启动

先用Win键+R键打开“运行”窗口运行“regedit”命令后, Windows的注册表编辑器就打开了, 然后依次点击“HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentCntrolSetServicesUSBSTOR”项目, 在其右边的窗口双击“Start”的DWORD值, 在弹出的编辑对话框中将其数值数据修改为十六位进制数值“4”, 点击“确定”按钮, 并关闭注册表编辑器, 重新启动计算机, 使设置生效。重启后, 如有人将USB存储设备连接到计算机时, 虽然USB设备上的指示灯在正常闪烁, 但在资源管理器当中就是无法找到其盘符, 因此也就无法使用USB设备了。如果在设备维修维护需要使用USB存储设备时, 可将“Start”注册值由“4”改为“3”, 重新启动计算机, 即可使用USB设备。

该方法适用于Windows XP、Windows 2000、Windows 7操作系统, 可以禁止U盘或移动硬盘在医疗设备上使用, 杜绝重要信息的流失, 防止病毒的传播。

3有选择性地禁止安装USB驱动程序

在Windows XP/ 2000/ 7的资源管理器中, 进入到“系统盘:WINDOWSinf”或“系统盘:WINNTinf”目录中, 找到名为“Usbstor.pnf”的文件, 右键点击该文件, 在弹出菜单中选择“属性”, 点击切换到“安全”标签页, 在“组或用户名称”框中选中要禁止的用户组 (如是Windows 7应先选择“编辑”) , 接着在用户组的权限框中, 选中“完全控制”后面的“拒绝”复选框, 最后点击“确定”按钮。

再使用以上方法, 找到“Usbstor.inf”文件, 并在安全标签页中设置为拒绝该组的用户访问, 其操作过程同上。完成了以上设置后, 该组中的用户就无法安装USB设备驱动程序, 这样就无法使用USB设备。

该方法适用于在同一台设备上, 某些用户不必使用USB设备, 只纯粹在机器上操作;但又有些用户不得不使用USB接口传输数据, 这部分应严格控制用户的数量, 并要保证其所使用USB设备的安全性。

4直接拔掉USB连接线, USB接口就无法使用, 该方法的适用范围类似“设置BIOS”