基于ATmega128和CH374的USB接口的软硬件设计
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2.2 应用程序设计
CH374在计算机端提供了应用层接口，应用程序的设计可根据用户的需求进行适当调整。应用层接口是由CH374动态链接库DLL提供的面向功能应用的API,包括设备管理API、数据传输API和中断处理API。
设备管理API主要包括：1）打开、关闭设备；2）获取USB设备，配置描述符；3）复位USB设备。
数据传输API主要包括：1）读取数据块；2）写出数据块。
中断处理API主要包括：1）读取中断数据；2）设定中断服务程序。
使用这些API函数，可以很容易地开发出与硬件电路相配套的应用软件，CH374与计算机连接的上位机总体程序流程图如图3所示。
图3 上位机总体程序流程图
2.3 USB驱动程序设计
USB驱动程序可以采用WDM（Windows Driver Mode）模式设计。WDM驱动程序采用灵活的分层驱动方法，在用户和物理设备之间存在着几个不同的驱动程序层次，且各层上的WDM驱动程序具有不同优先级。利用WDM设计的驱动程序可根据用户的需要调整，灵活性好，但需要了解操作系统原理及相关硬件工作细节，而且工作量较大。所以，USB驱动程序设计采用CH374芯片厂家提供的通用驱动程序，直接下载后安装即可，大大降低了开发的难度。
3 应用结果
文中所设计的USB接口在1kW碟式斯特林太阳能热发电装置中得到了应用，实现对太阳高度角和方位角的跟踪，系统结构如图4所示。该发电装置对太阳的跟踪采用视日运动轨迹法，所需要的太阳赤纬度角δ、纬度角δ和时角δ由计算机通过USB接口芯片CH374写入ATmega128单片机，然后单片机通过一套计算公式计算出太阳的位置，即实际时刻太阳所在高度角和方位角，输出一定的脉冲数，驱动伺服电机转动，使发电装置转到要求的位置，实现对太阳的跟踪。同时，通过CH374把整个发电装置的状态数据发给计算机，在计算机显示，以便实现人机对话，为今后在25 kW碟式斯特林太阳能热发电系统的研制打下基础。实践证明，该USB接口工作稳定、可靠，成本较低，完全能够满足碟式斯特林太阳能热发电装置的控制指标要求，取得了良好的应用效果。
图4 1kW碟式斯特林太阳跟踪系统结构图
4 结束语
以ATmega128和CH374为核心，通过SPI串口通讯方式设计了一款USB接口，系统硬件简单，不需要编写复杂的USB驱动程序，利用其动态链接库即可实现USB与PC的通信，研发简单，易于实现。该设计在实际项目中投入了使用，效果良好，具有一定的设计参考价值。
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