星载电子设备多余物数据采集系统的设计

3 系统软件模块设计
3．1 USB固件程序
固件程序采用Cypress公司提供的固件程序框架，主要负责完成芯片初始化，对芯片进行配置、设备请求、数据传输等相应的工作，完成特定的目的。
本系统设计的固件程序将FX2配置为Slave FIFO模式，总线宽度为16位，在4个端点中，EP2和EP4未使用，EP6和EP8配置如表1所示。由于采用自动输入输出模式，主机和单片机是通过旁路FX2的CPU而直接连接的，所有数据直接通过EP6或EP8管道提交，不需固件程序的干预。标志引脚(FLAGA、FLAGB)掌握FX2各端点FIFO的状态，FLAGB定义为输入端点的满标志，当数据满时该引脚为低电平；FLAGB定义为输出端点EP8的空标志，当主机传来的数据被读空时该引脚为低电平。

固件框架函数流程图如图4所示。TD_Init()函数是在设备重枚举和任务调度启用之前被调用，初始化用户的全局状态变量，规定各种端点资源的使用；TD_Poll()函数在设备工作期间被重复调用，包含一个执行外设功能的状态机：TD_Suspend()函数在框架进入挂起状态之前被调用，包含使设备进入低功耗状态的程序。

3．2 CPLD控制程序
逻辑控制器件EPM7064为模数转换器件AD7892、CY7C4265以及EZ—USB FX2 CY7C68013提供普通的时序信号、握手信号(满、半满、空标志信号)、读写信号和输入输出允许信号。A／D的采样频率、外部FIFO和USB内部FIFO的读写时钟均由EPM7064对外部时钟的分频和控制产生。
CHLD在完成这些端口FIFO的操作时，采用Verilog HDL硬件描述语言实现了这些操作，并在ALTERA公司提供的Quartus II 8．0开发工具综合编译并映射到CPLD中。
由于系统对USB采取了Slave FIFO模式异步方式读写数据，所以与访问外部FIFO的读写时序类似。向FIFO写数据的状态设计进程如下。如图5所示。

a：查询控制信号线是否有写事件(电平变化)发生，有就转移到状态b，否则保持在状态a；
b：分配FIFOADR[1：0]=10，FIFO指针指向输入端点，转向状态c；
c：检查FIFO的满标志是否为“假”(FIFO不满)则转向状态d．否则保留在状态c；
d：把外部数据放在FD[15：0]上，同时激活SLWR，然后转向状态e；
e：假如有更多的数据要传输，则转向状态b，否则转到状态a。
Slave FIFO模式的读数据状态设计进程类似。
3．3 驱动程序的设计和安装
USB设备的驱动程序是开发USB外设的关键。设计的目标是在设备插上后，主机能通过USB总线自动下载该固件程序到EZ—USB外设芯片中，并自动完成该固件程序，建立起主机端与设备的通讯。USB的驱动程序包括通用驱动程序和固件下载驱动程序。前一个驱动程序采用EZ—USB软件和硬件开发包提供的ezusb．sys驱动程序，可以直接使用，后一个驱动程序需自在固件程序框架下自行编写并在DDK的环境下编译生成。
所有的USB设备都至少具有一个VID和PID，VID和PID通过设备描述符表提交给Windows系统。同时，Windows系统使用INF文件将某一VID和PID绑定到某一设备驱动程序。这样，Windows系统在知道了设备的VID和PID后，就通过存储在INF文件中的信息查找该设备的驱动程。其中，INF文件是需编写的安装信息文件，开发人员只需修改INF文件中的VID、PID以及相应的设备描述符。
3．4 应用程序设计
应用程序完成的主要功能有：启动／关闭USB设备，检测USB设备，设置A／D，数据采集、显示和存储等。
同步实时系统对多任务的要求比较普遍，在后台采集数据、进行数据显示的同时，还要在前台界面对用户的操作做出响应，使用传统的单线程编程技术效率较低，无法及时处理，必须充分利用Windows的多任务处理功能，采用多线程编程技术来处理数据。本系统采用Visual C++6.0作为程序的开发环境，并且充分运用了多线程的编程思想。在程序中设置3个线程：主线程负责用户界面，它的生存周期就是整个应用程序的生存周期，用户的动作(如鼠标事件、键盘事件等)都会触发主线程的消息机制，从而完成对用户的响应；而两个分离的辅助线程分别负责数据的采集存储、数据处理和显示。