RS232接口转USB接口的通讯方法.doc

RS232接口转USB接口的通讯方法
作者：不详来源：不详发布时间：2010-4-1411:48:35[HYPERLINK"http://www.elecfans.com/user/favorite.asp?action=add&topic=RS232接口转USB接口的通讯方法"收藏][HYPERLINK"http://www.elecfans.com/article/comment.asp?ArticleID=5359"\t"_blank"评论HYPERLINK"http://www.elecfans.com/user/favorite.asp?action=add&topic=RS232接口转USB接口的通讯方法"]
摘要：USB通用串行总线是计算机外设接口的发展趋势,将逐渐取代PC机上的RS-232协议串口,因此很多传统的RS-232接口设备都将面临一个向USB接口转换的问题.本文以IC卡门禁考勤系统为例,提出一种方案,使传统的RS-232接口转化为USB接口后直接通过USB总线接入PC,同时使IC卡门禁考勤设备增加了USB总线具有的热插拔、自动配置和智能电源管理等功能;着重剖析USB通信内核,探讨系统软硬件设计方案.关键词：USB;终端;人机接口设备(HID);列举
一、引言USB作为一种新的PC机互连协议,使外设到计算机的连接更加高效、便利.这种接口适合于多种设备,不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点,还能同时连接多达127个设备,解决了如资源冲突、中断请求(IRQs)和直接数据通道(DMAs)等问题.因此,越来越多的开发者欲在自己的产品中使用这种标准接口.而RS-232是单个设备接入计算机时,常采用的一种接入方式,其硬件实现简单,因此在传统的设备中有很多采用了这种通信方式.一般的IC卡门禁考勤系统也使用RS-232接口与PC机通信.如果将USB技术应用于IC卡门禁考勤系统与PC机之间的数据通信,这样,不仅能使IC卡门禁考勤设备具备USB通信的诸多优点,而且对PC机而言还可以节余1个RS-232串口为其它通信所用.
二、USB系统概述USB规范描述了总线特性、协议定义、编程接口以及其它设计和构建系统时所要求的特性.USB是一种主从总线,工作时USB主机处于主模式,设备处于从模式.USB系统所需要的唯一的系统资源是,USB系统软件所使用的内存空间、USB主控制器所使用的内存地址空间(I/O地址空间)和中断请求(IRQ)线.USB设备可以是功能性的,如显示器、鼠标或者集线器之类.它们可以作低速或者高速设备实现.低速设备最大速率限制在1.5Mb/s,每一个设备有一些专有寄存器,也就是端点(endpoint)在进行数据交换时,可以通过设备驱动间接访问它.每一个端点支持几种特殊的传输类型,并且有一个唯一的地址和传输方向.不同的是端点0仅用作控制传输,并且其传输可以是双向的.系统上电后,USB主机负责检测设备的连接与拆除、初始化设备的列举过程,并根据设备描述表安装设备驱动后自动重新配置系统,收集每个设备的状态信息.设备描述表标识了设备的属性、特征并描述了设备的通信要求.USB主机根据这些信息配置设备、查找驱动,并且与设备通信.典型的USB数据传输是由设备驱动开始的,当它需要与设备通信时,设备驱动提供内存缓冲区,用来存放设备收到或者即将发送的数据.USB驱动提供USB设备驱动和USB主控制器之间的接口,并将传输请求转化为USB事务,转化时需要与带宽要求及协议结构保持一致.某些传输是由大块数据构成的,这时需要先将它划分为几个事物再进行传输.具有相似功能的设备可以组成一类,这样便于分享共有的特性和使用共同的设备驱动程序.每个类可以定义其自己的描述符,如：HID类描述符和Report描述符.HID类是由人控制计算机系统的设备组成的,它定义了一个描述HID设备的结构,并且表明了设备的通信要求.HID设备描述符必须支持端点输入中断,固件也必须包括一个报告描述符,表明接收和发送数据的格式.在IC卡门禁考勤系统引入RS-232到USB的接口转换模块后,从系统所具有的特性来看,应该属于HID设备.因此,两种特殊的HID类请求必须被支持：SetReport和GetReport.这些请求使设备能接收和发送一般的设备信息给主机.在没有中断输出终端时,SetReport是主机发送数据给HID设备的唯一方式.
三、系统要求为了实现IC卡门禁考勤系统中RS-232-USB的接口转换,需要1台支持USB的主机,同时还要提供主机上用于与外设通信的驱动,一般由操作系统提供.此外,还需开发在主机上执行的客户端应用程序.在设备端,需要提供具有USB接口的主控制器芯片,以及编写主控制器上执行的USB通信代码和用于执行外设功能的相关代码.1、主机要求