RS232接口轉(zhuǎn)USB接口的通信方法

摘要：USB通用串行總線是計(jì)算機(jī)外設(shè)接口的發(fā)展趨勢(shì)，將逐漸取代PC機(jī)上的RS232協(xié)議串口，因此很多傳統(tǒng)的RS232接口設(shè)備都將面臨一個(gè)向USB接口轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。本文以IC卡門禁考勤系統(tǒng)為例，提出一種方案，使傳統(tǒng)的RS232接口轉(zhuǎn)化為USB接口后直接通過(guò)USB總線接入PC， 同時(shí)使IC卡門禁考勤設(shè)備增加了USB總線具有的熱插拔、自動(dòng)配置和智能電源管理等功能；著重剖析USB通信內(nèi)核，探討系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方案。

    關(guān)鍵詞：USB 終端 人機(jī)接口設(shè)備（HID） 列舉

引 言

　　USB作為一種新的PC機(jī)互連協(xié)議，使外設(shè)到計(jì)算機(jī)的連接更加高效、便利。這種接口適合于多種設(shè)備，不僅具有快速、即插即用、支持熱插拔的特點(diǎn)，還能同時(shí)連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備，解決了如資源沖突、中斷請(qǐng)求（IRQs）和直接數(shù)據(jù)通道（DMAs）等問(wèn)題。因此,越來(lái)越多的開發(fā)者欲在自己的產(chǎn)品中使用這種標(biāo)準(zhǔn)接口。而RS232是單個(gè)設(shè)備接入計(jì)算機(jī)時(shí)，常采用的一種接入方式，其硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單， 因此在傳統(tǒng)的設(shè)備中有很多采用了這種通信方式。 一般的IC卡門禁考勤系統(tǒng)也使用RS232接口與PC機(jī)通信。如果將USB技術(shù)應(yīng)用于IC卡門禁考勤系統(tǒng)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，這樣，不僅能使IC卡門禁考勤設(shè)備具備USB通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)PC機(jī)而言還可以節(jié)余1個(gè)RS232串口為其它通信所用。

1 USB系統(tǒng)概述

　　USB規(guī)范描述了總線特性、協(xié)議定義、編程接口以及其它設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)所要求的特性。USB是一種主從總線，工作時(shí)USB主機(jī)處于主模式，設(shè)備處于從模式。USB系統(tǒng)所需要的唯一的系統(tǒng)資源是，USB系統(tǒng)軟件所使用的內(nèi)存空間、USB主控制器所使用的內(nèi)存地址空間（I/O地址空間）和中斷請(qǐng)求（IRQ）線。USB設(shè)備可以是功能性的，如顯示器、鼠標(biāo)或者集線器之類。它們可以作低速或者高速設(shè)備實(shí)現(xiàn)。低速設(shè)備最大速率限制在1.5 Mb/s，每一個(gè)設(shè)備有一些專有寄存器，也就是端點(diǎn)（endpoint）。在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，可以通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)間接訪問(wèn)它。每一個(gè)端點(diǎn)支持幾種特殊的傳輸類型，并且有一個(gè)唯一的地址和傳輸方向。不同的是端點(diǎn)0 僅用作控制傳輸，并且其傳輸可以是雙向的。

　　系統(tǒng)上電后，USB主機(jī)負(fù)責(zé)檢測(cè)設(shè)備的連接與拆除、初始化設(shè)備的列舉過(guò)程，并根據(jù)設(shè)備描述表安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)后自動(dòng)重新配置系統(tǒng)，收集每個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息。設(shè)備描述表標(biāo)識(shí)了設(shè)備的屬性、特征并描述了設(shè)備的通信要求。USB主機(jī)根據(jù)這些信息配置設(shè)備、查找驅(qū)動(dòng)，并且與設(shè)備通信。

　　典型的USB數(shù)據(jù)傳輸是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)開始的，當(dāng)它需要與設(shè)備通信時(shí)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供內(nèi)存緩沖區(qū)，用來(lái)存放設(shè)備收到或者即將發(fā)送的數(shù)據(jù)。USB驅(qū)動(dòng)提供USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)和USB主控制器之間的接口，并將傳輸請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為USB事務(wù)，轉(zhuǎn)化時(shí)需要與帶寬要求及協(xié)議結(jié)構(gòu)保持一致。某些傳輸是由大塊數(shù)據(jù)構(gòu)成的，這時(shí)需要先將它劃分為幾個(gè)事物再進(jìn)行傳輸。

　　具有相似功能的設(shè)備可以組成一類，這樣便于分享共有的特性

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