基于USB总线的实时数据采集系统设计

2 系统软件设计

系统软件包括USB设备驱动程序、设备固件、应用程序。

2.1 USB设备驱动程序开发

即插即用管理模块实现USB设备的热插拔及动态配置。当硬件检测到USB设备接入时，Winodws98查找响应的驱动程序，并调用它的DriverEntry例程，PnP管理器调用驱动程序的AddDevice例程，告诉它添加了一个设备；然后，驱动程序为USB设备建立一个FDO（功能设备对象），在此处理过程中，驱动程序收到一个IRP_MN_START_DEVICE的IRP，包括设备分配的资源信息。至此，设备被正确配置，驱动程序开始与硬件进行对话。当然，在设备运行过程中，如果设备的状态发生变化（拔除、暂停等），PnP管理器也同样发出相应的IRP，由驱动程序进行相应的处理。

电源管理模块负责设备的挂起与唤醒。

I/O功能实现模块完成I/O请求的大部工作。当应用程序提出I/O请求时，它调用Win32 API函数DeviceIoControl来向设备发出命令。然后，由I/O管理器构成一个IRP并设置其MajorFunction域为IRP_MJ_DEVICE_CONTROL。USB设备驱动程序收到该IRP后，取出其中的控制码，并利用一个开关语句来找到对应的例程入口。

2.2 设备固件（firmware）设计

设备固件是设备运行的核心，采用汇编语言设计。其主要功能是控制芯片USB9602接受并处理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供10种USB1.1标准请求）；控制芯片USB962接受应用程序的控制指令；控制A/D模块的数据采集；通过USB9602存储数据并实时上传PC。其程序主框图如图5所示。

在图5中，ALT事件表示硬件检测到USBN96902处于下列状态：Reset、Resume、Suspend，由ALTEV寄存器汇报并产生中断。