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基于C#的USB3.0接口程序设计 　　摘 要：USB3.0接口速度快、简单、占用资源少，在实际设计工作中应用广泛。设计一种基于USB3.0接口的上位机软件，在C#.NET平台下实现USB3.0设备的读写、数据接收和发送、数据传输动态显示以及数据存储。实验结果表明，采用该程序可以提高程序开发效率，各方面功能都能得到很好的实现 关键词关键词：C#；USB3.0；上位机；数据传输 DOIDOI：10.11907/rjdk.162031 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号文章编号2016）011011103 0 引言 USB（Universal Serial Bus）是一种新型的计算机总线接口技术。目前，在电子消费产品以及智能测控等领域应用越来越广泛，在设计工作中也被越来越多采用。新的USB3.0总线技术提供了5.0Gb/s的传输速率，并向下兼容低速1.5Mb/s、全速12Mb/s和高速480Mb/s传输速率。Cypress公司提供的Cypress Suite USB开发包包含.NET平台的动态链接库CyUSB.dll[1]。本文探讨如何在Windows平台的.NET开发环境中，采用C#开发了USB3.0对接的上位机软件设备 1 软件总体设计 （1）从程序架构角度考虑，数据传输功能、显示功能以及数据存储功能分为独立的3个部分，分别由相应的类实现 （2）使用事件传递内容，减小数据传输部分、显示部分以及数据存储部分的耦合度 （3）程序功能相对复杂，分步实现：先完成USB设备检测，实现设备连接功能；然后传输数据，数据接收，实现数据存储功能；最后实现界面数据实时更新[2] 上位机窗体界面主要有3个部分组成，即设置、运行状态以及接收与发送数据缓冲区，如图1所示。程序总体工作流程如图2所示 2 程序功能实现 2.1 设备自动检测 当USB设备连接到计算机时，能够自动获取USB设备列表、传输端点；当USB设备被移除后，能够自动识别USB设备已被断开，重新设置和获取USB设备。其部分程序如下： 2.2 数据传输 数据传输分为两类，一是PC（ personal computer ）向USB设备写数据，二是PC从USB设备读取数据。主要使用BeginDataXfer函数通过端点进行异步数据传输，使用FinishDataXfer函数执行异步I/O数据传输，获取并保存传输的数据以及传输结果。本文主要探讨PC从USB设备读取数据，并把数据保存到指定文件。由于USB3.0的传输速度非常快，最大速度可以达到5.0Gb/s，为实现更快的接收速率，本文在程序设计中开起两个线程[3]。其中，一个线程用于接收USB设备传来的数据，称为读线程；另一个线程用于把接收到的数据存盘，称为写线程，而且考虑到传输数据的完整性和一致性，还需要建立一个线程安全队列。此外，考虑错误处理、程序异常等情况，本文程序开启了一个监视队列线程，用于监视队列中元素的变化，保证读线程和写线程能够更好地同步执行，如图3所示 程序中，借助AutoResetEvent类从一个线程向另一个线程发送通知[4] Static AutoResetEvent m_Write = new AutoResetEvent（false）；//从监视队列线程向写线程发信号 static AutoResetEvent m_WriteMonitor = new AutoResetEvent（false）；//从写线程向监视队列线程发送信号 ConcurrentQueue提供线程安全的先进先出集合，这意味着元素出队列的顺序和加入队列的顺序是一致的，能保证在同一时间只有一个线程能访问，实现线程的安全和串行化[4]。在程序中，本文使用ConcurrentQueue集合实例创建了一个任务队列 Private static ConcurrentQueue _ConcurrenProducts = new ConcurrentQueue（）； 首先，定义一个被操作对象的类CustomTask，用于保存操作结果。在这个类中，由一个字段和类构造函数。读线程把接收到的数据添加到队列，而写线程将队列中的数据写入到文件中 2.3 界面动态显示 在C#的应用程序开发中，经常要把UI线程和工作线程分开，防止界面停止响应，同时需要在工作线程中更新UI界面上的控件。由于.NET禁止跨线程调用控件，使用delegate和invoke从其它线程中调用控件，使用定时器，每隔1s更新一次界面[56] 首先在System.Timers.Timer类中创建一个time定时器，其轻量、计时精确，对应用程序、消息没有