CN204440389U - 一种数据通信系统通用usb接口装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于：它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成；所述的USB协议转换模块的核心为PDIUSBD12；所述的扩展端口电路包括单片机扩展端口、232接口和PDIUSBD12扩展口；所述的单片机模块左侧连接单片机扩展端口，右侧连接PDIUSBD12，上方连接232接口，所述的PDIUSBD12上方连接PDIUSBD12扩展口，右侧连接USB接口电路，单片机模块与PDIUSBD12共同连接复位与挂起恢复电路。本实用新型采用WinDriver作为驱动程序开发工具，摆脱了核心驱动开发的难点，不需对操作系统和底层驱动的原理了解太多，为快速开发外设驱动提供了有效地方案，成本低、稳定性好，性价比高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数据通信系统中的通用USB接口装置，尤其是基于单片机设计的通用USB接口装置。
背景技术
在工业生产和科研的各行业，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的通信方式是数据采集板卡，常用的有A/D卡以及422,485等总线板卡。采用板卡不仅安装麻烦，容易受机箱内环境的干扰，而且由于受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制不可能挂接很多设备。
通用串行总线(USB)的出现，很好的解决了以上这些问题。它不仅解决了1/O插口不够的问题，而且建立了一条连接和访问外设的方法。这些方法可以有效的减少总体成本，减少硬件冲突。因此，我们能够利用USB总线接口比较容易的实现低成本、高可靠性的多点数据通信系统。USB在1995年被提出，并由七个计算机与通信工业领先的公司所组成的联盟所定义和加以推广。同一年，该联盟建立了实施者论坛(以下简称USB-IF)来加速USB标淮的高质量兼容设备的开发。在1996年，USB-IF公布了USB规范1.0，这是第一个为所有的USB产品提出设计请求的标淮。1998年，在进一步对以前版本的标准进行阐述和扩充的基础上，发布了USB标准的1.1规范。第三个版本的USB2.0是发布于1999年。之后，随着USB的普及与推广，USB的成员一直持续不断地增加，如今已是非常庞大的推广组织了。历经8年的发展，USB技术己经非常成熟，也得到了IT业各硬件及软件厂商的广泛支持。尤其是Microsoft公司在其WIN98之后的操作系统中加强了对USB的系统支持后，USB总线迅速发展起来。目前，USB总线的协议版本已经达到了2.0，支持的最高速度达到了480Mbps，远远超过了一般并行总线的数据传输速度。
随着USB总线的发展，USB总线接口在嵌入式系统以及个人电脑的外围设备中的应用发展非常迅速。计算机外围设备的市场上使用USB接口的数码相机、扫描仪、移动硬盘、鼠标、键盘等设备随处可见。但是USB接口在工业控制领域、数 据通信系统以及只能仪器仪表中的应用还不多见。本设计提出了基于USB总线接口的数据通信系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种系统之间数据通信中的通用USB接口装置。本设计通过PDIUSBD12芯片与AT89C52单片机实现USB接口的设计，数据采集系统与计算机间的通讯。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种数据通信系统通用USB接口装置，它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成；所述的USB协议转换模块的核心为PDIUSBD12；所述的扩展端口电路包括单片机扩展端口、232接口和PDIUSBD12扩展口；所述的单片机模块左侧连接单片机扩展端口，右侧连接PDIUSBD12，上方连接232接口，所述的PDIUSBD12上方连接PDIUSBD12扩展口，右侧连接USB接口电路，单片机模块与PDIUSBD12共同连接复位与挂起恢复电路。
所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给PDIUSBDI2的功能；所述的PDIUSBD12将接收到的数据经过转换后发送到USB口；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测PDIUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和系统调试。
所述的PDIUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与PDIUSBD12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO；PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当PDIUSBD12的中断寄存器有一位为1时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测PDIUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入PDIUSBDI2的VDD,VOUT3.3端悬空，接退祸电容，使用5V电源；电 源PI时接入PDIUSBD12的VDD，VOUT3.3端，使用3.3V电源。
本实用新型的结构特点及有益效果：
1、该实用新型针对通用USB接口，实现数据采集系统与计算机之间的通讯，成本低、稳定性好，性价比高。
2、采用WinDriver作为驱动程序开发工具，摆脱了核心驱动开发的难点，不需对操作系统和底层驱动的原理了解太多，为快速开发外设驱动提供了有效地方案。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理结构图；
图2为本实用新型的USB接口电路原理图；
图3为本实用新型的主程序流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的原理和具体连接关系做更详细地描述：
实施例1
结合图1，图1是本实用新型的系统原理结构图；
一种数据通信系统通用USB接口装置，它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成；所述的USB协议转换模块的核心为PDIUSBD12；所述的扩展端口电路包括单片机扩展端口、232接口和PDIUSBD12扩展口；所述的单片机模块左侧连接单片机扩展端口，右侧连接PDIUSBD12，上方连接232接口，所述的PDIUSBD12上方连接PDIUSBD12扩展口，右侧连接USB接口电路，单片机模块与PDIUSBD12共同连接复位与挂起恢复电路。
所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给PDIUSBDI2的功能；所述的PDIUSBD12将接收到的数据经过转换后发送到USB口；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测PDIUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和 系统调试。
所述的PDIUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与PDIUSBD12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO；PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当PDIUSBD12的中断寄存器有一位为1时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测PDIUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入PDIUSBDI2的VDD,VOUT3.3端悬空，接退祸电容，使用5V电源；电源PI时接入PDIUSBD12的VDD，VOUT3.3端，使用3.3V电源。
实施例2
图2为本实用新型的USB接口电路原理图。USB的数据线D12DP和D12DM分别接PDIUSBD12的D+和D-，外接18欧姆匹配电阻；当USB电缆断开与主机的连接时，D+和D一处于悬浮状态，在噪声环境下，D十和D一的状态可能由于感应噪声而发生变化，SIE有时会误以为是主机产生的恢复信号从而使PDIUSBD12错误的退出挂起状态；将D+接一个1M的下拉电阻，而D-接一个1M的上拉电阻。
实施例3
图3为本实用新型的主程序流程图；主循环检查事件标志并进入对应的子程序进行进一步的处理。在主循环中，MCU首先对其所有端口、存储区、定时器和中断服务程序进行初始化，之后MCU将重新连接USB，包括将Soft Connect寄存器设置为ON；初始化后，进入循环，轮询各种状态；当轮询到了检测建立包时，它确认建立标志在之一前是否被中断服务程序所置位；如果建立标志被置位，它将向协议层发送一个器件请求进行处理。
Claims (3)
1.一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于：它是由单片机模块、USB协议转换模块、USB接口电路部分、复位与挂起恢复电路和扩展端口电路组成；所述的USB协议转换模块的核心为PDIUSBD12；所述的扩展端口电路包括单片机扩展端口、232接口和PDIUSBD12扩展口；所述的单片机模块左侧连接单片机扩展端口，右侧连接PDIUSBD12，上方连接232接口，所述的PDIUSBD12上方连接PDIUSBD12扩展口，右侧连接USB接口电路，单片机模块与PDIUSBD12共同连接复位与挂起恢复电路。
2.根据权利要求1所述的一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于：其特征在于：所述的单片机模块采用AT89C52单片机作为控制核心完成初始化、数据采集、传输数据并传送给PDIUSBDI2的功能；所述的PDIUSBDI2将接收到的数据经过转换后发送到USB口；USB接口电路部分完成设备检测和抗干扰电路；复位与挂起恢复电路处理系统的上电和手动复位，检测PDIUSBDI2的挂起状态并在其从挂起状态恢复时唤醒或复位单片机；扩展端口用于与数据通信系统连接和系统调试。
3.根据权利要求1所述的一种数据通信系统通用USB接口装置，其特征在于：所述的PDIUSBD 12与89C52可以用地址数据总线复用的连接方式；PDIUSBDI2的ALE作为地址锁存信号，AO接高电平，89C52的地址和数据总线直接与PDIUSBD 12的数据总线相连，ALE锁存的地址最低位相当于AO；PDIUSBD12与89C52之间通过外部中断触发，中断引脚INT N与89C52的外部中断相连，当PDIUSBD12的中断寄存器有一位为1时，INT N输出低电平，触发89C52的外部中断；在89C52的中断服务程序中，通过检测PDIUSBD12的中断寄存器来识别中断，并进行响应的处理；电源接入PDIUSBDI2的VDD,VOUT3.3端悬空，使用5V电源；电源PI时接入PDIUSBD12的VDD，VOUT3.3端，使用3.3V电源。
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| CN105786751A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-20 | 深圳驰越科技有限公司 | 一种新型usb-pd phy电路及实现方法 |
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