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          單片機實現PCB探測系統(tǒng)

          作者: 時間:2012-03-29 來源:網絡 收藏

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/186721.htm

          1 引言

          在進行反設計時,需要首先對電路板進行探測,得出所有元器件管腳之間的連接關系;接著再利用相應的軟件對探測結果進行分析處理,最終還原出的原理圖。假設電路板上有

          1.jpg

          次。由于大規(guī)模上器件管腳眾多,因此完全依靠手工探測不僅效率低下,而且極易出錯。

          為了提高PCB探測的效率和準確性,本文提出了一種基于EZ-USB 2100系列的PCB的設計與實現方案。該系統(tǒng)有 個探測頭,分別連接到電路板的 個器件管腳上。在的控制下,系統(tǒng)自動的探測這個管腳間的連接關系;然后,系統(tǒng)依據探測選擇算法,選取下一組 個管腳進行探測,依此循環(huán),直到所有的 個器件管腳均探測完畢。采用EZ-USB 2100系列進行開發(fā),不僅易于實現探測設備和主機之間的高速通信,而且還為探測設備的功能擴展帶來了極大的便利。下文將首先分析EZ-USB 2100系列單片機的特點和技術優(yōu)勢,然后給出基于該類型單片機的PCB的設計與實現方案。

          2 EZ-USB 2100系列單片機的特點

          EZ-USB 2100系列單片機由Cypress公司開發(fā),片內集成了符合USB 1.1版規(guī)范的USB控制器和一個增強的8051內核。增強的8051內核運行速度為24MHz,并且一個總線周期中包含有4個時鐘周期,而標準8051 則包含12個時鐘周期。除了增強的8051內核,與傳統(tǒng)的8051單片機相比,EZ-USB 2100系列單片機還具有兩大優(yōu)勢技術:1)通過USB總線實現與主機的高速數據傳輸;2)固件重配置功能。這兩項技術為應用開發(fā)提供了極大的方便性和靈活性,下面將具體分析在實際的開發(fā)過程中如何使用這兩項技術。

          2.1 EZ-USB 2100系列單片機與主機的通信

          EZ-USB 2100系列單片機內集成的USB控制器符合USB1.1版規(guī)范,可支持12Mbps高速數據傳輸。主機上的應用程序通過EZ-USB設備驅動程序和 EZ-USB單片機進行通信。Cypress提供了一個通用的設備驅動程序,用戶可以直接利用該通用設備驅動程序與EZ-USB單片機進行通信。

          首先,主機需要裝載該通用設備驅動程序。第一次使用某USB設備時可能需要手工安裝其驅動程序;此后,Windows會保存在注冊表中的相關信息,自動定位設備驅動程序。

          在裝載了通用設備驅動程序之后,應用程序首先通過調用Win32 API函數CreateFile()來取得訪問設備驅動程序的句柄:

          HANDLE DeviceHandle;

          DeviceHandle = CreateFile (“.ezusb-0”, GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL );

          然后,應用程序為CreateFile()函數返回的設備句柄設置I/O緩沖區(qū),并通過調用Win32 API函數DeviceIoControl()來完成設備的讀、寫等操作:

          LETTER-SPACING: normal; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); orphans: 2; widows: 2; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px>PVOID pvBuffer = NULL;

          DWORD nBytes = 0;

          PvBuffer = malloc (sizeof (Usb_Device_Descriptor ));

          BResult = DeviceIoControl ( DeviceHandle, //已經打開的設備句柄

          IOCTL_EZUSB_GET_DEVICE_DESCRIPTOR, //IO控制碼

          NULL, 0, pvBuffer, sizeof (Usb_Device_Descriptor),

          nBytes, NULL);

          對EZ-USB外設的操作是通過向DeviceIoControl函數傳遞相應的控制碼實現的。例如,要完成數據的塊讀(bulk read)和塊寫(bulk write)操作,可以分別向該函數傳遞IOCTL_EZUSB_BULK_READ 和IOCTL_EZUSB_BULK_WRITE控制碼。

          2.2 EZ-USB 2100系列單片機的固件重配置功能

          一個單片機系統(tǒng)的硬件電路設計完成之后,該單片機系統(tǒng)的特性和功能還可以通過更改單片機的軟件程序(即:固件)來加以改變。利用ROM來存儲固件則無法更改;而利用EPROM來存儲固件則會受到擦寫次數和成本的限制。而EZ-USB系列單片機片內集成的外部RAM可用于裝載固件,當設備與主機連接時,固件從主機裝載到RAM里執(zhí)行,裝載不同的固件設備就呈現出不同的特性,從而達到軟配置目的。

          3 EZ-USB 2100系列單片機在開發(fā)PCB中的應用

          2.jpg

          3.1硬件電路設計

          3.jpg

          系統(tǒng)的硬件電路結構圖如圖1所示。k 個探測頭連接到由多個模擬開關組成的模擬開關

          IDTH: 0px; border-image: initial height=113 alt=單片機實現PCB探測系統(tǒng) src=/uploadfile/mndz/uploadfile/201203/20120328050702372.jpg width=553>

          3.2 系統(tǒng)功能擴充

          正如本文2.2節(jié)說明的,可以利用EZ-USB的重配置功能,對固件程序進行修改,以使得系統(tǒng)獲得新的功能。在開發(fā)PCB探測系統(tǒng)的過程中,我們發(fā)現需要對電路板上的電阻、電容和電感這些雙腳器件的取值進行測量。由于大規(guī)模電路板上這類器件數量龐大,手工采用萬用表或邏輯分析儀進行測量是一件非常繁瑣的工作。而利用EZ-USB的重配置功能則可以解決這一問題。采用與3.1節(jié)同樣的硬件電路,筆者另外設計了一套固件程序,用于電路板上電阻、電容和電感的類型判別及取值測定。

          4 結語

          該探測系統(tǒng)極大的提高了PCB反設計工作的效率。實際應用的結果表明該探測系統(tǒng)具有良好的探測完備性和準確性。



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