基于ch375多通道usb接口与pc机通信的实现

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1、基于CH375多通道USB接口与PC机通信的实现作者：杨全玖 张…文章来源：微计算机信息点击数：2649更新时间：2007-6-1116:39:07摘要：利用USB接口技术，采用USB模块CH375，在加速器核辐射监测系统中实现了多个探测通道USB接口与计算机通信。给出了CH375与单片机接口电路的原理简图，并详细介绍了实现多通道USB数据传输的上、下位机的程序设计。关键词：USB接口，加速器，核辐射监测系统，多通道   正离子静电加速器在运转过程中会产生能量较高的γ﹑X和快中子等多种放射性辐射，对周围的环境造成污染，对生命造成危害[1]。由于其体积庞大，辐射范围广，需设计一个

2、多探测端的多通道同步核辐射监测系统，针对加速器周围环境进行辐射防护监测。每个探测端属于一个探测通道，它们相互独立。各通道将采集到的数据传输给上位机（主控计算机）。上位机进行数据处理并显示各个探测端的辐射强度及吸收剂量。   若采用串口（RS232）实现多通道传输，各通道每次向上位机传输的数据容量大（16K），而串口传输速度慢，花费的时间长。在通信过程中，相应通道进入中断服务程序后，不能够再采集新的信号，更加严重地影响了系统的探测效率。于是就采用CH375构成的USB接口进行数据传输。速率可提高到1Mbit/s以上。同时USB所具有的即插即用、通用性强、易扩展、可靠性好等优点[2

3、,3]也极大地改善了接口的使用性能。1CH375模块[4]简介   USB模块CH375是一个USB总线的通用设备接口芯片，用户无需编写驱动程序，内置有USB通讯中的底层协议，完全满足USB1.1标准。具有8位数据总线（D0～D7）、地址输入（A0）、读（RD#）、写（WR#）、片选控制线（CS#）以及中断输出（INT#），可以方便地挂接到单片机的数据总线上。当A0为低电平时选择数据端口，单片机通过8位并口对CH375进行读写数据；为高电平时选择命令端口，可以向其写入命令。   在本地端，单片机对CH375的操作是采用命令加数据的I/O操作方式，任何操作都是先发命令（其命令格式

4、参考文献3）给CH375，然后执行数据输入输出。CH375接收到上位机发送的数据或者发送完给上位机的数据后，以中断方式通知单片机。   将CH375芯片的驱动程序、动态链接库拷贝到上位机中，利用CH375动态链接库DLL提供的API函数对其进行操作，对USB设备的通信就几乎和访问本地硬盘中的文件差不多了。2具有多个USB接口的多通道数据采集系统   图1是加速器的核辐射监测系统。是个具有多个USB接口的多通道数据采集系统。该系统可安装连接多个探测端（最多128个）。监测不同的放射性辐射时，装配相应的探测器。每个探测通道的工作原理及电子线路都相同，分别连接到USB扩展卡上。多道分

5、析器采用高性能AVR单片机ATmega128作为控制器。ATmega128运用Harvard结构概念，具有预取指令功能，机器周期为1个时钟周期，绝大多数指令为单周期指令，工作频率为16MHz时可达到16MIPS的性能[5]。用其控制高速模数转换电路，把探测器输出的模拟量转换成计算机可接收的数字量，进行存储，等待上位机的读取。图1加速器多通道核辐射监测系统结构图   单一探测通道，用CH375构成的USB接口电路原理如图2所示。各通道接收到上位机发出读取数据命令后，由ATmega128控制将所有探测数据通过USB接口电路传输给上位机。图2 CH375构成的USB接口电路原理图3多

6、个通道USB接口的软件设计   各通道的USB模块CH375在计算机应用层与其本地端单片机ATmega128之间提供了端对端的连接。统一采用数据加应答方式进行通信，所有的通信都由计算机应用层发起，然后以接收到单片机的应答结束。单一通道完整的通信过程包括：①计算机应用层按事先约定的格式将数据请求发送给CH375；②CH375以中断方式通知单片机。③单片机进入中断服务程序，获取CH375的中断状态并分析；④如果是上传（上传缓冲区的数据被计算机成功读取），则释放当前USB缓冲区，然后退出中断程序；⑤如果是下传（下传缓冲区成功接收到计算机发送的数据），则从数据下传缓冲区读取数据块；⑥分

7、析接收到的数据块，如果是数据请求上传命令，准备应答数据（采集数据）；⑦单片机将采集数据写入数据上传缓冲区中，然后退出中断程序；⑧CH375将采集数据返回给计算机；⑨计算机应用层接收到应答数据，传输结束；   该通讯方式具有数据自动同步、程序设计简单、较好的交互性和可控性等优点。计算机定时以此方式顺次访问各通道，获取各通道采集到的数据。3.1单片机端的程序设计  各通道单片机端程序设计相同。ATmega128中断1（INT1）作为USB的中断入口（参考图2），采用数据加应答方式，其中断1服务处