USB接口通信协议研究和接口驱动开发
摘要
USB是近年来流行的计算机外设接口标准。它具有方便易用、传送速度快、价格低廉等特点，已经被广泛应用于各种数据传输设备。USB接口技术为PC主机和外设之间的数据传输提供了便捷的解决方案。
论文研究了USB总线的物理拓扑结构、总线逻辑拓扑结构、USB的数据传输类型和USB通信协议，以及USB技术在嵌入式领域中的应用，讨论了硬件电路的构建，研究USB接口芯片和微处理器的器件选择、性能特点和电路组成。在这基础上对固件程序的开发作了详细探讨，包括固件的设计目标、工作原理和固件程序的结构和设计过程等。最后通过对WDM驱动程序和应用程序的研究，实现了数据传输和语音录放等功能。
USB has been widely used in various kinds of data transferring equipment in recentyears. With a high data transfer speed, it is convenient, cheap and easy to handle. USBinterface technology provides a wonderful solution for the data transmission between PCand other equipments.
The paper is described in five parts. First part briefly introduces the history of USBinterface, and the characteristic of USB. Second part introduces USB physics architecture,USB logic architecture, data transfer type, USB communication protocol and theapplication in embedded systems. Then the third part studies the design of the hardwarecircuit, mainly about the USB interface and microcomputer. The fourth part emphasize onthe design of firmware program, introduces the goal of firmware design, the workprincipium of firmware, and the makeup and design of firmware. Finally, the fifth partdeals with how to write a WDM driver and how to develop application, and achieves datatransfer and voice recording and playing.
论文研究了USB总线的物理拓扑结构、总线逻辑拓扑结构、USB的数据传输类型和USB通信协议，以及USB技术在嵌入式领域中的应用，讨论了硬件电路的构建，研究USB接口芯片和微处理器的器件选择、性能特点和电路组成。在这基础上对固件程序的开发作了详细探讨，包括固件的设计目标、工作原理和固件程序的结构和设计过程等。最后通过对WDM驱动程序和应用程序的研究，实现了数据传输和语音录放等功能。
USB has been widely used in various kinds of data transferring equipment in recentyears. With a high data transfer speed, it is convenient, cheap and easy to handle. USBinterface technology provides a wonderful solution for the data transmission between PCand other equipments.
The paper is described in five parts. First part briefly introduces the history of USBinterface, and the characteristic of USB. Second part introduces USB physics architecture,USB logic architecture, data transfer type, USB communication protocol and theapplication in embedded systems. Then the third part studies the design of the hardwarecircuit, mainly about the USB interface and microcomputer. The fourth part emphasize onthe design of firmware program, introduces the goal of firmware design, the workprincipium of firmware, and the makeup and design of firmware. Finally, the fifth partdeals with how to write a WDM driver and how to develop application, and achieves datatransfer and voice recording and playing.
引文
1．周立功等．PDIUSBD12 USB固件编程与驱动开发．第1版．北京：北京航空航天大学出版，2003
2．(美)Chris Cant．Windows WDM设备驱动程序开发指南．第1版．北京：机械工业出版社，2000
3．勒达．单片机应用系统开发实例导航．第1版．北京：人民邮电出版社，2003
4．(美)Don Anderson．USB系统体系．第1版．北京：中国电力出版社，2001
5．张念淮．USB总线接口开发指南．第1版．北京：国防工业出版社，1999
6．胡晓军等．USB接口开发技术．第1版．西安：西安电子科技大学出版社．2005
7．杨代华，叶敦范，王典洪等．单片机原理及应用．第1版．武汉：中国地质大学出版社，2002
8．(美)Jan Axelson．USB大全．第1版．北京：中国电力出版社．2001
9．许永和．USB外围设备设计与应用．第1版．北京：北京航空航天大学大学出版社．2002
10．李华等．MCS-51系列单片机使用接口技术．第1版．北京：北京航空航天大学出版社．2000
11．周涛，张辉．采用PDIUSBD12 USB系统固件程序设计．电子技术应用．2003(7)：53-56
12．Chris Cant．Windows WDM设备驱动程序开发指南．第1版．西安：西安电子科技大学出版社，2000
13．莫林利，赵秀绍．用VC++实现与USB驱动程序的通信．电脑编程技术与维护．2003(1)：69-71
14．萧世文．USB2.0硬件设计．第1版．北京：清华大学出版社，2002
15．周航慈．单片机应用程序设计技术．第1版．北京：北京航空航天大学出版社．2000
16．王幸之，王雷．单片机应用系统抗干扰技术．第1版．北京．北京航空航天大学出版社，2003
17．李军．51系列单片机高级实例开发指南．第1版北京．北京航空航天大学出版社，2002
18．莫登耀，廖胖昕，张阿卜．微机USB和RS通讯接口的软硬件设计．厦门大学学报(自然科学版)，2005(增刊)：273-276
19．冯军．统一外设接口的USB 2.0技术．CHIP，2005(1)：179
20．沈英琪．数字语音学习系统行业标准编制说明．中国教育技术装，2005(1)：6
21．梁颖，游磊．基于USB接口数据采集卡的设计与实现．计算机测量与控制，2005(3)66-67
22．王德军，龚依民，侯丽春．USB接口的现场总线硬件研究．长春大学学报，2005(2)：75-78
23．陈永波，洪永强．采用USB—UART转换方式实现DSP与PC机的USB通信．厦门大学学报(自然科学版)，2005(3)：359-362
24．陆斌，卢刚．C++Builder通信方法研究．微机发展，2003(6)：75-77
25．赵井文，邓悦．USB多点远距离实时采集数据的实现．沈阳航空工业学院学报，2005(2)：62-64
26．刘德亮．我国数字化语言学习系统的现状及发展趋势．中国电化教育，2005(3)：84-87
27．叶织秋．数字化语言学习系统的构建和应．中国现代教育装备用，2005(5)：95-96
28．周凡．基于USB接口技术的数据采集系统．攀枝花学院学报，2005(4)：102-103
29．陈宇锋．语言实验室数字化建设中的若干问题探讨．教育信息化，2004(10)：19-21
30．王艳玲．利用USB接口实现不同条件下的数据采集．辽宁师专学报，2005(1)：91-92
31．梁鸿翔．基于USB2.0的同步高速数据采集器的设计．电子工程周刊，2006(3)：66-68
32．沈英琪．数字语音学习系统行业标准编制说明．中国教育技术装备，2005(1)：1-5
33．王海舂．传统型与现代型语言学习系统的比较．辽宁师专学报(社会科学版)，2004(5)：61-62
34．罗亚非．凌阳16位单片机应用基础．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2003
35．肖踞雄，翁铁成，宋中庆．USB技术及应用设计．第1版．北京：清华大学出版社，2003
36．凌阳大学计划网站www.unsp.com.cn
2．(美)Chris Cant．Windows WDM设备驱动程序开发指南．第1版．北京：机械工业出版社，2000
3．勒达．单片机应用系统开发实例导航．第1版．北京：人民邮电出版社，2003
4．(美)Don Anderson．USB系统体系．第1版．北京：中国电力出版社，2001
5．张念淮．USB总线接口开发指南．第1版．北京：国防工业出版社，1999
6．胡晓军等．USB接口开发技术．第1版．西安：西安电子科技大学出版社．2005
7．杨代华，叶敦范，王典洪等．单片机原理及应用．第1版．武汉：中国地质大学出版社，2002
8．(美)Jan Axelson．USB大全．第1版．北京：中国电力出版社．2001
9．许永和．USB外围设备设计与应用．第1版．北京：北京航空航天大学大学出版社．2002
10．李华等．MCS-51系列单片机使用接口技术．第1版．北京：北京航空航天大学出版社．2000
11．周涛，张辉．采用PDIUSBD12 USB系统固件程序设计．电子技术应用．2003(7)：53-56
12．Chris Cant．Windows WDM设备驱动程序开发指南．第1版．西安：西安电子科技大学出版社，2000
13．莫林利，赵秀绍．用VC++实现与USB驱动程序的通信．电脑编程技术与维护．2003(1)：69-71
14．萧世文．USB2.0硬件设计．第1版．北京：清华大学出版社，2002
15．周航慈．单片机应用程序设计技术．第1版．北京：北京航空航天大学出版社．2000
16．王幸之，王雷．单片机应用系统抗干扰技术．第1版．北京．北京航空航天大学出版社，2003
17．李军．51系列单片机高级实例开发指南．第1版北京．北京航空航天大学出版社，2002
18．莫登耀，廖胖昕，张阿卜．微机USB和RS通讯接口的软硬件设计．厦门大学学报(自然科学版)，2005(增刊)：273-276
19．冯军．统一外设接口的USB 2.0技术．CHIP，2005(1)：179
20．沈英琪．数字语音学习系统行业标准编制说明．中国教育技术装，2005(1)：6
21．梁颖，游磊．基于USB接口数据采集卡的设计与实现．计算机测量与控制，2005(3)66-67
22．王德军，龚依民，侯丽春．USB接口的现场总线硬件研究．长春大学学报，2005(2)：75-78
23．陈永波，洪永强．采用USB—UART转换方式实现DSP与PC机的USB通信．厦门大学学报(自然科学版)，2005(3)：359-362
24．陆斌，卢刚．C++Builder通信方法研究．微机发展，2003(6)：75-77
25．赵井文，邓悦．USB多点远距离实时采集数据的实现．沈阳航空工业学院学报，2005(2)：62-64
26．刘德亮．我国数字化语言学习系统的现状及发展趋势．中国电化教育，2005(3)：84-87
27．叶织秋．数字化语言学习系统的构建和应．中国现代教育装备用，2005(5)：95-96
28．周凡．基于USB接口技术的数据采集系统．攀枝花学院学报，2005(4)：102-103
29．陈宇锋．语言实验室数字化建设中的若干问题探讨．教育信息化，2004(10)：19-21
30．王艳玲．利用USB接口实现不同条件下的数据采集．辽宁师专学报，2005(1)：91-92
31．梁鸿翔．基于USB2.0的同步高速数据采集器的设计．电子工程周刊，2006(3)：66-68
32．沈英琪．数字语音学习系统行业标准编制说明．中国教育技术装备，2005(1)：1-5
33．王海舂．传统型与现代型语言学习系统的比较．辽宁师专学报(社会科学版)，2004(5)：61-62
34．罗亚非．凌阳16位单片机应用基础．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2003
35．肖踞雄，翁铁成，宋中庆．USB技术及应用设计．第1版．北京：清华大学出版社，2003
36．凌阳大学计划网站www.unsp.com.cn