基于USB接口的虚拟示波器的开发实现
为了克服虚拟示波器应用中的一些缺点，在虚拟示波器中采用了一种新的总线接口标准——USB接口。主要介绍了基于USB的虚拟示波器的独特优点，着重说明了系统整体设计、外插硬件设计、USB驱动软件设计和客户应用软件设计。
关键词：虚拟示波器，USB，Windows驱动模型，快速傅里叶变换
1 系统总体设计
USB规范中将USB分为5个部分：控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB设备的客户驱动程序。根据设备对系统资源需求的不同，在USB规范中规定了四种不同的数据传输方式：等时传输方式（isochronous）、中断传输方式（interrupt）、控制传输方式（control）和批（bulk）传输方式。这些传输方式各有特点，分别用于不同的场所。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前，主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，而且也安装了USB接口插座。根据USB规范，整个虚拟示波器系统的设计分为主机软件部分和外插硬件部分（见图1）。
2 系统外插硬件设计
系统外插硬件设计结构见图2。本系统的外插硬件中采用Philips公司的PDIUSBD12全速USB接口芯片组成USB接口单元。PDIUSBD12芯片详细资料可查看Philips公司网站www．philips．com。模数转换芯片采用MAX公司最新的AD芯片MAX108。控制单元采用AT908515单片机作为控制器，控制整个硬件部分的协调工作。两路被测信号可同时进入双路AD单元，模数转换后的数字信号经过信号预处理单元，对信号作初步的处理并将信号转变为便于存储的数据形式。此后，将数据送入高速缓存，等待USB接口单元逐步输入主机。而系统输出信号的路径相反，最后由DA单元转变为用户定义输出的模拟信号。控制单元控制AD和DA转换的启动停止、信号预处理单元的处理动作、高速缓存的存取以及协助USB接口单元的输入输出。
本USB驱动程序采用等时管道传输数据，用控制管道来传输指令与信息。用等时管道可以实现主机和设备之间有规律的时间敏感性数据交换。总线驱动程序将使用90％的总线带宽进行等时和中断传输。 打开一个USB管道，首先要知道这种USB设备的GUID和管道名称，获取句柄以后就可以使用ReadFile／WriteFile进行读写了。
USB驱动程序符合WDM（Windows驱动模型），本驱动程序采用微软公司的DDK2000开发，使用平台为Windows2000。鉴于篇幅原因，此处仅提供USB驱动程序主入口例程的设计。
WDM驱动程序的主入口例程为DriverEntry例程，I／O管理器将调用该例程。对于本WDM驱动程序的DriverEntry例程，其主要工作是把各种函数指针填入驱动程序对象。这些指针为操作系统指明了驱动程序库中各种子例程的位置。它们包括下面这些指针成员（驱动程序对象中）：
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