1、 引言

　　嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）被定義為以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)，它是面向用戶、產(chǎn)品和用戶的，它具有功耗低、體積小、可靠性高、處理速度快等優(yōu)點。該嵌入式檢測系統(tǒng)采用嵌入式微控制器（microcontroller unit）為核心，以單片機89C52和Philip公司的單純的USB接口芯片PDIUSBD12為主要器件，所以該檢測系統(tǒng)是一個USB接口設(shè)備，而USB接口設(shè)備在生活中已經(jīng)隨處可見了，它由三部分組成：具有USB接口的PC系統(tǒng)，能夠支持USB的系統(tǒng)軟件和使用USB接口的設(shè)備。它的提出是基于采用通用連接技術(shù)，實現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設(shè)范圍的目地。它的最顯著優(yōu)點是支持熱插拔，當用戶插入USB外設(shè)后，計算機能夠自動識別接入的外設(shè)，而不需要重新啟動系統(tǒng)。

　　用戶對USB設(shè)備的控制是通過應(yīng)用程序來實現(xiàn)的。但應(yīng)用程序不能直接訪問USB設(shè)備，它必須先與驅(qū)動程序通信，通過驅(qū)動程序來訪問USB設(shè)備。所以，應(yīng)用程序的工作是把用戶的對設(shè)備的請求翻譯成相應(yīng)的控制代碼，并將其傳遞給驅(qū)動程序，同時還負責(zé)接收從驅(qū)動程序返回的數(shù)據(jù)。為對應(yīng)用程序的工作原理有一個較深入的了解，下面先總體介紹一下應(yīng)用程序與USB設(shè)備的通信流程。

　　2、 USB總線特性

　　USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線標準，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。

　　那么為什么選用USB呢？因為它具有很多很好的特性。包括：

　　2.1使用方便

　　使用USB接口可以連接多個不同的設(shè)備，支持熱插拔。在軟件方面，為USB設(shè)計的驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件可以自動啟動，無需用戶干預(yù)。 USB設(shè)備也不涉及IRQ沖突等問題，它單獨使用自己的保留中斷，不會同其它設(shè)備爭用PC機有限的資源，為用戶省去了硬件配置的煩惱。USB設(shè)備能真正做到“即插即用”。

　　2.2速度加快

　　快速性能是USB技術(shù)的突出特點之一。USB接口的最高傳輸率比串口快了整整100倍，也比并口快了十多倍。今后USB的速度還將會不斷提高。

　　2.3連接靈活

　　USB接口支持多個不同設(shè)備的串列連接，一個USB口理論上可以連接127個USB設(shè)備。而每個外設(shè)間距離（電纜長度）可達5米。USB還能智能識別USB鏈上外圍設(shè)備的接入或拆卸。 在USB方式下，所有的外設(shè)都在機箱外連接，不必打開機箱；

　　2.4獨立供電

　　普通使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨的供電系統(tǒng)，而USB設(shè)備則不需要，因為USB接口提供了內(nèi)置電源。USB電源能向低壓設(shè)備提供5V的電源，因此新的設(shè)備就不需要專門的交流電源了，從而降低了這些設(shè)備的成本并提高了性價比。

　　3、通信流程

　　在應(yīng)用程序與設(shè)備開始通信之前，設(shè)備必須先連接在總線上。然后Windows檢測該設(shè)備，通過設(shè)備列舉，取得設(shè)備的各種描述符。Windows將從該設(shè)備所讀取的描述符，與它的.inf文件做比較來識別該設(shè)備，找出應(yīng)該使用哪個設(shè)備驅(qū)動程序來與設(shè)備通信，然后載入選定的驅(qū)動程序。

　　接下來應(yīng)用程序取得一個設(shè)備的句柄，此句柄讓應(yīng)用程序識別該設(shè)備以及與它通信。設(shè)備的句柄是一個惟一的標識符，由Windows指定給每個設(shè)備的實例變量。應(yīng)用程序通過調(diào)用帶有一個能識別該設(shè)備的符號鏈接的CreateFile API函數(shù)，來取得該設(shè)備的句柄。該符號鏈接包含一個全域惟一標識符（globally unique identifier，GUID）。GUID是一個128位的號碼，Windows用來惟一識別一個對象。

　　當設(shè)備已經(jīng)連接好準備傳輸數(shù)據(jù)后，主機就可以開始要求傳輸。當用戶要讀取一個數(shù)據(jù)捕獲單位的數(shù)據(jù)時，他可以按下應(yīng)用程序的按鈕來讀取一個讀數(shù)，或是選擇讓應(yīng)用程序每分鐘要求一個讀數(shù)。

　　在用戶請求一個傳輸之后，應(yīng)用程序開始與設(shè)備通信。它通過API函數(shù)來與USB設(shè)備溝通。API包含有3個與設(shè)備交換數(shù)據(jù)的函數(shù)：ReadFile，WriteFile和DeviceControl。 ReadFIle與WriteFile是一般用途的函數(shù)，用來讀取與寫入數(shù)據(jù)到驅(qū)動程序內(nèi)。讀取與寫入的數(shù)據(jù)，是儲存在函數(shù)所指定的緩沖區(qū)內(nèi)。DeviceIoControl是另一個傳輸緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的函數(shù)，它包含一個碼用來識別一個特定的要求。與ReadFile和WriteFile不同的是，DeviceIoControl函數(shù)可以雙向傳輸數(shù)據(jù)。

　　當一個應(yīng)用程序啟動一個API調(diào)用來讀／寫一個USB設(shè)備時，Windows把此調(diào)用傳遞給合適的設(shè)備驅(qū)動程序。設(shè)備驅(qū)動程序把請求轉(zhuǎn)換為USB總線類驅(qū)動能理解的格式。

　　當應(yīng)用程序與設(shè)備的通信結(jié)束時，對于此設(shè)備驅(qū)動程序的句柄就必須通過CloseHandle API釋放出來。當其中的一個應(yīng)用程序調(diào)用CloseHandle函數(shù)，驅(qū)動程序首先收到“清除”IRP，驅(qū)動程序應(yīng)當在“清除”例程中清除和此設(shè)備有關(guān)的待處理的IRP。然后收到“關(guān)閉”設(shè)備對象。到此，一個完整的通信過程就完成了。