本程序设计时,使用PDIUSBD12的端点1和端点2进行上位计算机与巡更机MCU之间的命令和数据的传输。端点1和端点2设置成模式0,其中端点1进行命令的传输和应答,端点2用于数据的传输。端点1接收上位计算机发送过来的8字节的读指令,指令正确回应后,使用端点2返回读成功数据。通信中所使用的端点情况如图4所示(括号内为使用的端点号)。

基于MCU+USB接口芯片方案的电子巡更系统硬件设计

PDIUSBD12收到上位计算机的数据包时,就以中断的方式通知巡更机的MCU。固件程序工作过程如下:当PDIUSBD12从USB收到一个数据包时,PDIUSBD12就会对MCU产生中断请求,MCU立即响应中断。巡更机固件程序将数据包从PDIUSBD12内部缓冲区移到数据缓冲区,并清零PDIUSBD12的内部缓冲区,以使之能接收新的数据包。在断处理程序中,MCU判断产生的中断类型,并进行相应的处理。其中断程序流程如图5所示。

基于MCU+USB接口芯片方案的电子巡更系统硬件设计

2.2 巡更机驱动程序

Windows98和Windows2000已经为一些USB标准设备提供了驱动程序,巡更机目前还不是标准的计算机外设,所以必须针对巡更机的特点来编写驱动程序。本设计中巡更机驱动程序是通过Windows DDK来开发的,它是Microsoft公司提供的一个开发Windows驱动程序的工具,DDK提供了编译驱动程序的环境。该巡更机的驱动程序是WDM 类型的,采用VC++编程。

驱动程序中对USB进行操作的请求都应调用系统例程,将其转化为一个URB结构,即USB请求块(USB Request Block),然后使用系统级的IRP将其提交。该驱动程序由四个模块组成:初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块和I/O控制模块。

①初始化模块。DriverEntry为驱动程序的入口处,通过它来执行大量的初始化函数。

②即插即用管理模块实现设备的热插拔和动态配置。驱动程序初始化完成后,接着对设备进行初始化,这主要是通过即插即用(PnP)管理器调用驱动程序中的AddDevice和IRP_MJ_PNP两个例程来完成的。当驱动程序从PnP管理器中收到IRP_MN_START_DEVICE请求时,驱动程序启动设备,并且准备好处理I/O操作。

③电源管理模块负责设备的唤醒和挂起。电源管理器(powermanager)从整个系统的角度来管理电源,所有与电源相关的IRP都是由它发出的,它发出的请求包可以指定一种新的电源状态以及查询或更改一种状态。支持电源管理的驱动程序,在最大程序地帮助Windows合理地利用资源方面起着重要作用。值得注意的是,与电源相关的IRP必须在同步操作上有非常严格的要求。例如,任何时候在一个PDO(物理设备对象)中。只能有一个 IRP_MN_QUERY_POWER或者IRP_MN_SET_POWER;电源IRP的处理要尽可能地快等。