系统软件设计 - USB接口的多功能容栅传感器测量系统

　　3.1 数据采集程序

　　容栅传感器时序图如图3所示。其中包含3个CK信号说明和1个DATA信号说明。CK(a)表示要发送的完整数据间的时序关系;CK(b)表示一个完整数据内部各个数据组的时序关系;CK(c)和DATA表示一个数据组内的时序关系和对采样点的说明。由图可知数据每隔250 ms发送一次，在时钟CK的上升沿数据有效。数据由LSB到MSB依次发送，总共24位二进制数据，分成6组，每组数据间隔820μs。其中前5组为数据位，第6组为控制位组(包含符号位和公英制位)，控制位组的第0位的“0”表示正数，“1”表示负数，第3位“0”表示公制单位mm，最小单位0.01 mm，“1”表示英制单位inch，最小单位0.000 5 inch，x表示无效。为了能够实时采集数据，采用中断方式检测CK信号，边沿触发。检测CK信号的高电平持续超过820μs时，当出现下降沿时触发中断，进入中断程序，再持续检测低电平直到出现上升沿，读取DATA信号电平并存储，总共采集24位。返回主函数根据符号位和公英制位进行相应处理。相关程序代码如下：

　　3.2 USB程序

　　因为C8051F321的USB模块高度集成化，所以对USB接口的设计主要是USB固件程序的设计。其中最重要的是USB描述符和USB传输中断的处理。当USB中断到达时，C8051F321首先读取3个中断寄存器(CMINT、IN1INT和OUT1INT)来判断中断来源(USB复位中断、端点0中断、端点1输入中断、端点2输出中断)，然后跳入相应的处理模块进行处理。USB中断程序流程如图4所示。

　　端点0主要用于主机对USB设备的配置、状态信息的获取和设备错误的纠正等，它的中断处理模块由控制输出和控制输入2部分组成。每次传输由设置事务开始，然后根据设置事务数据包中的USB标准命令请求判断该次传输是控制输入还是控制输出。USB复位中断将相关USB变量、寄存器和各端点的状态恢复为初始状态。端点1输入中断和端点2输出中断均为批量传输中断，其主要作用是在收到中断时，在各自预定义好的缓冲区中写入要传输给主机的数据或读取传输过来的数据。