基于USB接口的虛擬示波器的開發(fā)實現(xiàn)
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為了克服虛擬示波器應用中的一些缺點，在虛擬示波器中采用了一種新的總線接口標準——USB接口。主要介紹了基于USB的虛擬示波器的獨特優(yōu)點，著重說明了系統(tǒng)整體設計、外插硬件設計、USB驅動軟件設計和客戶應用軟件設計。
關鍵詞：虛擬示波器，USB，Windows驅動模型，快速傅里葉變換
1 系統(tǒng)總體設計
USB規(guī)范中將USB分為5個部分：控制器、控制器驅動程序、USB芯片驅動程序、USB設備以及針對不同USB設備的客戶驅動程序。根據設備對系統(tǒng)資源需求的不同，在USB規(guī)范中規(guī)定了四種不同的數據傳輸方式：等時傳輸方式（isochronous）、中斷傳輸方式（interrupt）、控制傳輸方式（control）和批（bulk）傳輸方式。這些傳輸方式各有特點，分別用于不同的場所。USB需要主機硬件、操作系統(tǒng)和外設三個方面的支持才能工作。目前，主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組，而且也安裝了USB接口插座。根據USB規(guī)范，整個虛擬示波器系統(tǒng)的設計分為主機軟件部分和外插硬件部分（見圖1）。
2 系統(tǒng)外插硬件設計
系統(tǒng)外插硬件設計結構見圖2。本系統(tǒng)的外插硬件中采用Philips公司的PDIUSBD12全速USB接口芯片組成USB接口單元。PDIUSBD12芯片詳細資料可查看Philips公司網站www．philips．com。模數轉換芯片采用MAX公司最新的AD芯片MAX108。控制單元采用AT908515單片機作為控制器，控制整個硬件部分的協(xié)調工作。兩路被測信號可同時進入雙路AD單元，模數轉換后的數字信號經過信號預處理單元，對信號作初步的處理并將信號轉變?yōu)楸阌诖鎯Φ臄祿问?。此后，將數據送入高速緩存，等待USB接口單元逐步輸入主機。而系統(tǒng)輸出信號的路徑相反，最后由DA單元轉變?yōu)橛脩舳x輸出的模擬信號?？刂茊卧刂艫D和DA轉換的啟動停止、信號預處理單元的處理動作、高速緩存的存取以及協(xié)助USB接口單元的輸入輸出。
本USB驅動程序采用等時管道傳輸數據，用控制管道來傳輸指令與信息。用等時管道可以實現(xiàn)主機和設備之間有規(guī)律的時間敏感性數據交換?？偩€驅動程序將使用90％的總線帶寬進行等時和中斷傳輸。 打開一個USB管道，首先要知道這種USB設備的GUID和管道名稱，獲取句柄以后就可以使用ReadFile／WriteFile進行讀寫了。
USB驅動程序符合WDM（Windows驅動模型），本驅動程序采用微軟公司的DDK2000開發(fā)，使用平臺為Windows2000。鑒于篇幅原因，此處僅提供USB驅動程序主入口例程的設計。
WDM驅動程序的主入口例程為DriverEntry例程，I／O管理器將調用該例程。對于本WDM驅動程序的DriverEntry例程，其主要工作是把各種函數指針填入驅動程序對象。這些指針為操作系統(tǒng)指明了驅動程序庫中各種子例程的位置。它們包括下面這些指針成員（驅動程序對象中）：
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