05智能仪器的通信接口设计1讲述.ppt

USB系统的星形拓扑结构 1. 中心机是主机的根Hub，可以连接下层Hub和功能设备,允许的最大层数为7层（包括根层）; 2.主机与任何功能设备之间的一个通道中，支持最多5个非根（non-root）Hub; 3. 一个复合设备占两层，第7层只能出现功能设备，不能出现集线器 返 回 上 页 下 页 USB通过一个四线电缆传输信号与电源，如图8.27所示，其中D+和D-是互相缠绕的一对数据线，用于传输差分信号，而VBus和GND分别为电源和地，可以给外设提供5V、最大500mA的电源，功率不大的外设可以直接使用USB总线电源供电，不必外接电源。USB总线支持节约能源的挂机和唤醒模式。 USB总线接口。USB总线接口处理电气层与协议层的互连。从互连的角度来看，相似的总线接口设备及主机同时给出，例如串行接口机。USB总线接口由主控制器实现。 USB系统。USB系统用于控制器管理主机与USB设备间的数据传输。USB系统还有三个基本组件：主控制器驱动程序（HCD）、USB驱动程序（USBD）和主机软件。 USB客户软件。它位于软件结构的最高层，负责处理特定USB设备驱动器。 （2）USB软件结构 USB主机各层的功能包括：①检测连接或移去的USB设备；②管理主机和USB设备间的数据流；③连接USB状态和活动统计；④控制主控制器和USB设备间的电气接口，包括限量能量供应。 传输由事务构成，有中断传输、批量传输、同步传输、控制传输等四种传输类型。其中中断传输和批量转输的结构一样，同步传输结构最简单，控制传输是最复杂也是最重要的传输 。 3. USB的数据流传输方式 ●中断传输 中断传输由输出事务和输入事务构成，用于数据量少但数据需要及时处理的情况。适合低速设备数据传输，如键盘、鼠标等外部设备。USB的中断是查询类型，主机需频繁的请求端点输入。 返 回 上 页 下 页 ●批量传输 批量传输由输出事务和输入事务构成，用于传输连续的、批量的、非实时的、要求正确无误的数据。没有固定的传输速率，也不占用带宽，当总线忙时，USB会优先进行其他类型的数据传输，暂时停止批量转输。如打印机、扫描仪等以此种方式与主机进行大量数据的传输。在硬件中有差错检测功能，并且有选择的进行一定的硬件重试操作，可以在硬件层次上保证数据的可靠交换。 返 回 上 页 下 页 ●同步传输 同步传输由输出事务和输入事务构成，适于传输连续的、实时的、对正确性要求不高而对时间敏感的数据。如电话、麦克风等外部设备的数据传输。该方式以固定的传输速率连续不断地在主机与USB设备之间传输数据，传输过程中发生错误时，不进行处理，继续传输数据。 控制传输方式。 该方式用来处理主机到USB设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询以及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则处理到达的数据。 * 微处理器的出现和广泛应用，产生以微处理器为核心将计算机技术与测量仪器相结合的仪器 微处理器的出现和广泛应用，产生以微处理器为核心将计算机技术与测量仪器相结合的仪器 迪斯尼北京抗毒素弗里敦思考力；可； （2）远程连接 当通信距离超过15m时需要采用远程连接方式，图为一种常见的连接方式，远距离通信靠两个MODEM之间的通信介质完成，通信距离取决于介质的性能和波特率的高低。 若某设备（如DTE1）要发送数据至对方（如DTE2），DTE1首先通过接口电路发出RTS（请求发送）信号，此时，若DCE1（MODEM1）允许传送，则向DTE1回答CTS（允许发送）信号。 （一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号）。 当DTE1获得CTS信号后，通过TXD线向DCE1发出串行信号，DCE1将这些数字信号调制成模拟信号（又称载波信号），传向对方的DCE（MODEM2）。 当对方的DCE（MODEM2）收到载波信号后，向DTE2发出DCD信号（数据载波检出），通知DTE2准备接收，同时，将载波信号解调为数据信号，从RXD线上送给DTE2，DTE2通过串行接收移位寄存器对接收到的位流进行移位，当收到1个字符的全部位流后，把该字符的数据位送到数据输入寄存器，CPU可以从数据输入寄存器读取字符。 4、单片机与RS-232C接口 在计算机和智能仪器内，通用的信号逻辑电平是TTL电平，与RS-232C的逻辑电平不兼容，当计算机和单片机通过RS-232C通信时必须进行电平转换。 图为利用单片机的串行口以及MC1488发送器和MC1489接收器实现TTL电平和RS-232C电平转换的电路。 其中发送器MC1488采用±12V工作电源，将TTL电平转换为