2、設備要求

　　在定義即將使用的微控制器時，必須說明一些通信要求，如：通信速率、頻率、傳輸的數據量等?？紤]到IC卡門禁考勤系統(tǒng)有效的通信速率，可以把轉換器作為一個低速的設備使用，低速設備通信速度可以在10~100 Kb/s的范圍變化?？紤]到傳輸的數據量和傳輸的頻率，此系統(tǒng)中使用中斷的傳輸類型，中斷傳輸可以在2個方向進行，但不能同時進行，這種類型的傳輸要求在規(guī)定的時間里完成相當大數據量的傳輸任務。

　　對于轉換模塊，它可以用于PC機的數據收發(fā)，操作系統(tǒng)提供了HID驅動，允許使用中斷傳輸模式。對于低速設備的一個事務，中斷傳輸最大的包容量是8字節(jié)，如果需要發(fā)送大量的數據。則必須把它分割為很多事務。

　　轉換模塊要定義的另一個特性是所需端點數。如上所述，端點是微控制器在USB通信過程中所用來發(fā)送和接收數據的緩沖區(qū)。此系統(tǒng)中，該轉換器定義了2個端點：一個端點(端點0)用來控制傳輸，另一個端點是中斷輸入端點，定義為發(fā)數據給PC機。

　　根據以上要求，通過研究比較現(xiàn)有的微控制器，考慮到如內存空間、價格和開發(fā)包等因素，我們選用Cypress家族的一種8位RISC微控制器CY7C*XX/5XX.它使用哈佛總線結構，是對較高I/O要求的低速應用設備的低價解決方案。

　　圖2為IC卡門禁考勤系統(tǒng)USB通信實現(xiàn)硬件方框原理圖。

　四、軟件設計和執(zhí)行

　　系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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。根據送往IC卡門禁考勤設備最大的數據量，系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的最大數據量來決定的。

　　系統(tǒng)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(tǒng)串口發(fā)送數據。在執(zhí)行此線程時，根據串口通信協(xié)議插入了起始位、停止位以及相應的延時。

　　從門禁考勤系統(tǒng)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(tǒng)，使用效果良好。