態(tài)。

目前usb設備的發(fā)主要體現(xiàn)在便攜式輔助存儲器設計如u盤及數(shù)碼相機等的擴展存儲器，一般僅僅局限于數(shù)據(jù)的采集，而忽略了客戶端軟件（應用程序）的設計，且數(shù)據(jù)采集速度較低u2mbit/s），沒有真正實現(xiàn)上下位機的數(shù)據(jù)互相通信。在發(fā)過程中一般采用把（sb接口芯片與主控制器集成的方法，此類產品通用性較差，價格較貴，不能靈活滿足實際配置要求。因此，采用philips公司的usb接口芯片isp1581，將系統(tǒng)的控制部分做成一個usb設備，既滿足了系統(tǒng)的需要，又增加了系統(tǒng)的靈活性。

2控制器的硬件設計系統(tǒng)硬件結構圖為整個系統(tǒng)的硬件結構圖。主要有主控制器p89c668，usb接口芯片isp1581，驅動芯片ir2110等。系統(tǒng)中pc機完成參數(shù)設定、數(shù)據(jù)采集及處理的功能。微控制器p89c668與pc機完成usb通信，并實現(xiàn)對超聲電機的控制。usb接口的采用，實現(xiàn)了運動控制和pc機的高速數(shù)據(jù)傳輸。利用光電編碼器進行速度反饋，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

p89c668單片機內帶64kbflash存儲器，可以方便調試工作，該存儲器既可并行編程也可以串行在系統(tǒng)編程（isp）。設計時通過pc機的串口，將調試好的程序用編程器固化在flash中，這個過程稱為固件編程。p89c668新增特性使其成為一個功能強大的單片機，它有5個16位捕捉/比較模塊和定時器連在一起，每個模塊可編程在脈沖寬度調制模式，且每個模塊的占空比單獨可變，因此pwm的輸出可滿足可調的電機控制信號的需要。

1sp1581是philips公司推出的一款高性價比的usb2.0接口芯片。它支持高速（480mbit/s）操作，又支持全速（12mbit/s）操作。內部集成有串行接口引擎（sie）、pie、8kb的fffo存儲器、數(shù)據(jù)收發(fā)器、pll的12mhz晶體振蕩器和3.3v的電壓調整器。同時，可通過軟件控制與usb總線的連接（softconnect），isp1581內部具有上電復位電路，支持3.3v和5v二種電源工作方式。isp1581沒有內嵌mcu，這樣可根據(jù)不同系統(tǒng)需求，搭配不同的mcu，提高了系統(tǒng)的靈活性。在本系統(tǒng)中isp1581與mcu的通信是通過一個高速的通用并行接口pl，p3實現(xiàn)。這些高速的微控制器接口極大地提高了系統(tǒng)的信息吞吐量，也解決了usb1.1速度低的問題。在設計時選用了控制傳輸、中斷傳輸和批量傳輸。

微處理器接口類型。isp1581內部有兩種總線結構配置，由于p89c668為8位，此處選用斷開總線工作模式，此時ad作數(shù)據(jù)/地址復用線，data僅作dma數(shù)據(jù)總線。

ir2110是一種性能比較優(yōu)良的驅動集成電路，具有獨立的低端和高端的輸入通道；高端懸浮自舉電源的設計；工作頻率高，可達500khz；輸出電源端（功率器件的柵極驅動電壓）電壓范圍1020v；邏輯電源電壓515v，可方便地與ttl，cmos電平相匹配；兼有光耦隔離（體積?。┖碗姶鸥綦x（速度快）的優(yōu)點，可以使電機驅動電路更加緊湊。

3控制器的軟件設計系統(tǒng)軟件部分由固件編程、計算機端設備驅動和應用程序三部分組成。

3.1固件程序設計固件編程是整個usb數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中設備程序設計的重要部分，它直接影響著usb設備的數(shù)據(jù)傳輸速度。編程時采用模塊化思想，每個模塊實現(xiàn)一定功能，編程工具采用keil公司的c51開發(fā)軟件keiluvision2，固件程序主要分為以下幾塊：initc負責初始化單片機和所有的外圍電路；main.c啟動設備和系統(tǒng)的工作，負責跟蹤usb事件，當事件發(fā)生時引導執(zhí)行相應程序；1srx是中斷服務程序，對中斷進行判定并將事件信息傳遞給其它的程序，這里可視為后臺處理，而mam.c相當于前臺處理，當前臺檢測到狀態(tài)變化就跳到相應地方進行相關程序的處理；vender.c主要是廠商定義命令，處理廠商請求；chap9.c包含主要的usb協(xié)議，在主機和設備之間建立一個基本連接。

固件主循環(huán)程序流程圖isp1581中斷服務程序流程圖值得注意的是：微控制器在上電后完成所需要的初始化工作后，通過設置isp1581方式寄存器中的軟件連接位（softct）可使外設連接到usb總線上。主機檢測到有設備連接后會進行總線復位，在此期間，isp1581將發(fā)送高速（hs）模式檢測信號來判斷主控制器支持的是usb2.0還是usb1.1規(guī)范，若接收到一個高速（hs）握手信號，則表明有一個hs主機與總線相連，此此isp158i將轉換到高速（hs）狀態(tài)，否則仍工作在全速（fs）狀態(tài)。主循環(huán)程序流程如，中斷服務程序如。

3.2設備驅動程序設計驅動程序是連接應用程序、硬件和操作系統(tǒng)的橋梁。驅動程序要解決設備初始化、空間配置、端口操作、中斷處理、內存分配和與應用程序間通信的問題。usb設備驅動程序包括函數(shù)驅動程序和總線驅動程序兩部分，這兩部分之間是通過i/o管理器創(chuàng)建和i/o請求信息包來進行通信的。在win32系統(tǒng)中，計算機把每一個設備都抽象成文件，對設備的操作也就是對文件的操作。

3.3應用程序設計應用程序采用microsoft的visualc++6.0編寫，usb的客戶應用程序實際上是對客戶端設備映像的操作，在編寫的easyisp1581ex動態(tài)庫中，提供了對isp1581所有端點的接口函數(shù)，通過調用這些函數(shù)，不必了解復雜的usb協(xié)議也可快速完成usb應用程序開發(fā)。其中主要有：從在軟件編程中需要注意以下幾點：一是isp1581的8kbfifo是所有端點共享的，所以在設定各個端點傳輸包大小時，其總和不能超過8kb；二是在調試時，可根據(jù)bbbbbbs對usb設備的枚舉順序進行程序調試；第三，為做到與usb1.1兼容，在全速狀態(tài)下響應主機標準請求時，需要發(fā)送全速描述符。

4結束語該系統(tǒng)充分利用了usb總線的優(yōu)越性，突破了控制系統(tǒng)與pc機之間通過以rs-232為基礎的異步串行通信方式，較好地解決了通過pc機usb口與底層控制系統(tǒng)接口和通信問題以及日益增加的pc外設與有限主板插槽和端口之間的矛盾，作為一種高速總線接口，usb適用于多種設備，可以預見在以后的工業(yè)控制和應用中，usb將具有更廣泛的應用前景。