USB总线在便携式数控测井系统中的应用

4 软件设计

4.1 固件程序的设计

固件程序是指被固化到AT89S52中FLASH中的程序，它是设备运行的核心，其主要功能是控制USB接口芯片接收并处理USB驱动程序的请求(如请求设备描述符、请求或设置设备状态、请求设备设置、请求或设置设备接口等USB标准请求)；控制USB接口芯片接收应用程序的控制指令；将存储在双口RAM中的数据通过USB控制器实时上传至PC。

USB控制器的工作原理是：当USB控制器从USB总线检测到主机启动的某一传输请求时，USB控制器通过中断方式将此请求通知USB接口系统，接口系统通过访问USB控制器的状态寄存器获得与此传输有关的各种参数，并根据具体传输参数，对USB控制器的控制寄存器和数据寄存器进行相应的操作，以完成主机的传输请求。

4.2 设备驱动程序的设计

USB驱动程序是支持即插即用功能的标准WDM驱动程序，结构如图3所示。Windows对构成一个USB总线主机的不同软件部分进行了十分清楚的划分，其中USB总线客户软件包含了用来控制不同USB总线外设的设备驱动程序，它通过Windows所定义的软件接口与根集线器驱动程序进行通信，而USB根集线器驱动程序则要通过包含在USBD中的USBDI(通用串行总线驱动程序接口)实现与通用串行总线驱动程序(USBD)的通信。然后，USBD会选择两种主控制器驱动程序(HCD)之一同其下方的主控制器进行通信。最后，主控制器驱动程序会赢接实现对USB物理总线的访问(通过PCI枚举器软件)。

图3 USB驱动程序体系结构

开发设备驱动程序需要专门的开发工具，目前常用的开发工具有Windows DI)K和Driver—Studio。NuMega公司开发的DriverStudio是一个强大的开发工具包，它包括VtoolsD、Driver—Works、DriverNetworks和调试工具SoftlCE等等。用DriverWorks开发基于WDM的USB设备驱动程序时，将自动生成WDM的工程文件，通常包括5个*．h和2个*．cpp文件，此外还自动生成*．inf文件，开发者只要根据自己的需要稍做修改即可。

·USBLOG．cpp：包括DriverEntry()、LoadRegisrtyParameters()、AddI)evice()例程，主要实现初始化设备的功能。

·USBLOGDevice．cpp：主要实现电源管理、系统控制、设备的移除、设备的开始等功能。

·USBLOG．inf：设备的安装文件，说明设备的安装信息。

4.3 应用程序的设计

应用软件由两部分组成：动态链接库和应用程序。动态链接库负责与内核态的USB功能驱

动程序通信并接收应用程序的各种操作请求，而应用程序负责对地面系统采集、处理的各种数据进行实时绘图显示、分析、打印和存盘等。软件设计可以采用Visual C++等。

5 结束语

将USB技术应用到便携式数控测井系统中，可以使上、下位机之间的数据传输速率和误码率得到明显的改善，传输速率能达到8Mbps以上，误码率能降至10-7以下。应用USB技术，可以大大降低数据的丢失率，使采集的数据得到实时显示，同时，为便携式数控测井系统接口的简便化、高速化和可靠性打下坚实的基础。