圖2為IC卡門禁考勤系統USB通信實現硬件方框原理圖.

四、軟件設計和執(zhí)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.

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(fā)送數據給主機是在輸入報告中完成的,它是8K個8位域.

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(fā)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(xù)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(fā)送的請求作出有 效的辨識和響應.在設備方面需要創(chuàng)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(fā)中只需要編寫寫入到微控制器中的程序.

3、數據發(fā)送和接收過程

　　發(fā)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(fā)送數據,設備響應請求后,主機便開始執(zhí)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(qū).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(qū)編程為可以接收64個字節(jié),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(fā)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(fā)送數據.在執(zhí)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(fā)出的串行數據,并把它存入數據緩沖區(qū).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(jié)時,將接收緩沖區(qū)中的數據復制到終端1的緩沖區(qū),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300~19 200 bps,我們按處于最大波特率19 200 bps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10 ms送1個8字節(jié)的數據包, 因此,設計1個128字節(jié)的快速數據緩沖區(qū)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.